Анализ огнестойкости и рекомендации для покрытий сепараторов аккумуляторных батарей

Анализ огнестойкости и рекомендации для покрытий сепараторов аккумуляторных батарей

Заказчик производит сепараторы аккумуляторных батарей, и поверхность сепаратора может быть покрыта слоем, обычно оксидом алюминия (Al₂O₃) с небольшим количеством связующего. В настоящее время компания ищет альтернативные антипирены для замены оксида алюминия, предъявляя следующие требования:

• Эффективная огнестойкость при 140°C(например, разлагаясь с выделением инертных газов).
• Электрохимическая стабильностьи совместимость с компонентами батареи.

Рекомендуемые антипирены и анализ

1. Синергетические фосфорно-азотные антипирены (например, модифицированный полифосфат аммония (АПП) + меламин)

Механизм:

• Источник кислоты (APP) и источник газа (меламин) действуют синергетически, высвобождая NH₃ и N₂, разбавляя кислород и образуя слой угля, блокирующий пламя.
  Преимущества:
• Синергия фосфора и азота может снизить температуру разложения (регулируемую до ~140°C с помощью наноразмера или формулирования).
• N₂ — инертный газ; воздействие NH₃ на электролит (LiPF₆) требует оценки.
  Соображения:
• Проверьте стабильность APP в электролитах (избегайте гидролиза до фосфорной кислоты и NH₃). Покрытие силикагелем может повысить стабильность.
• Требуется проведение испытаний на электрохимическую совместимость (например, циклическая вольтамперометрия).

2. Антипирены на основе азота (например, системы азосоединений)

Кандидат:Азодикарбонамид (АДКА) с активаторами (например, ZnO).
Механизм:

• Температура разложения регулируется в диапазоне 140–150 °C с выделением N₂ и CO₂.
  Преимущества:
• N₂ — идеальный инертный газ, безвредный для аккумуляторов.
  Соображения:
• Контролировать побочные продукты (например, CO, NH₃).
• Микрокапсуляция позволяет точно регулировать температуру разложения.

3. Системы термической реакции карбоната/кислоты (например, микрокапсулированный NaHCO₃ + источник кислоты)

Механизм:

• Микрокапсулы разрушаются при температуре 140°C, вызывая реакцию между NaHCO₃ и органической кислотой (например, лимонной кислотой) с выделением CO₂.
  Преимущества:
• CO₂ инертен и безопасен; температура реакции контролируется.
  Соображения:
• Ионы натрия могут препятствовать переносу Li⁺; рассмотрите возможность использования солей лития (например, LiHCO₃) или иммобилизации Na⁺ в покрытии.
• Оптимизируйте инкапсуляцию для стабильности при комнатной температуре.

Другие потенциальные варианты

• Металл-органические каркасы (MOF):например, ZIF-8 разлагается при высоких температурах с выделением газа; проведите скрининг на предмет наличия MOF с соответствующими температурами разложения.
• Фосфат циркония (ZrP):Образует барьерный слой при термическом разложении, но для снижения температуры разложения может потребоваться наноразмер.

Экспериментальные рекомендации

1. Термогравиметрический анализ (ТГА):Определить температуру разложения и свойства выделения газа.
2. Электрохимические испытания:Оценить влияние на ионную проводимость, межфазное сопротивление и циклическую эффективность.
3. Испытание на огнестойкость:например, испытание на вертикальное горение, измерение термической усадки (при 140°C).

Заключение

Theмодифицированный фосфорно-азотный синергетический антипирен (например, покрытый АПП + меламин)Рекомендуется в первую очередь благодаря сбалансированной огнестойкости и регулируемой температуре разложения. Если необходимо избегать NH₃,системы азосоединенийилимикрокапсулированные системы высвобождения CO₂являются жизнеспособными альтернативами. Рекомендуется поэтапная экспериментальная проверка для обеспечения электрохимической стабильности и осуществимости процесса.

Let me know if you’d like any refinements! Contact by email: lucy@taifeng-fr.com