Analiza usporivača plamena i preporuke za premaze za separatore baterija

Analiza usporivača plamena i preporuke za premaze za separatore baterija

Kupac proizvodi separatore za baterije, a površina separatora može biti premazana slojem, obično aluminijevog oksida (Al₂O₃) s malom količinom veziva. Sada traže alternativne usporivače gorenja koji bi zamijenili aluminijev oksid, sa sljedećim zahtjevima:

• Učinkovita usporavanje plamena na 140°C(npr. raspadanjem radi oslobađanja inertnih plinova).
• Elektrokemijska stabilnosti kompatibilnost s komponentama baterije.

Preporučeni usporivači gorenja i analiza

1. Sinergijski usporivači gorenja fosfora i dušika (npr. modificirani amonijev polifosfat (APP) + melamin)

Mehanizam:

• Izvor kiseline (APP) i izvor plina (melamin) sinergijski djeluju kako bi oslobodili NH₃ i N₂, razrjeđujući kisik i stvarajući sloj ugljena koji blokira plamen.
  Prednosti:
• Sinergija fosfora i dušika može sniziti temperaturu razgradnje (podesivo na ~140°C putem nano-veličine ili formulacije).
• N₂ je inertni plin; potrebno je procijeniti utjecaj NH₃ na elektrolit (LiPF₆).
  Razmatranja:
• Provjerite stabilnost APP-a u elektrolitima (izbjegavajte hidrolizu u fosfornu kiselinu i NH₃). Premaz silicijevim dioksidom može poboljšati stabilnost.
• Potrebno je ispitivanje elektrokemijske kompatibilnosti (npr. ciklička voltametrija).

2. Usporivači gorenja na bazi dušika (npr. azo-spojeni sustavi)

Kandidat:Azodikarbonamid (ADCA) s aktivatorima (npr. ZnO).
Mehanizam:

• Temperatura razgradnje podesiva na 140–150 °C, uz oslobađanje N₂ i CO₂.
  Prednosti:
• N₂ je idealan inertni plin, bezopasan za baterije.
  Razmatranja:
• Kontrolirajte nusprodukte (npr. CO, NH₃).
• Mikrokapsulacija može precizno podesiti temperaturu razgradnje.

3. Sustavi termalnih reakcija karbonata/kiseline (npr. mikrokapsulirani NaHCO₃ + izvor kiseline)

Mehanizam:

• Mikrokapsule pucaju na 140°C, što pokreće reakciju između NaHCO₃ i organske kiseline (npr. limunske kiseline) pri čemu se oslobađa CO₂.
  Prednosti:
• CO₂ je inertan i siguran; temperatura reakcije se može kontrolirati.
  Razmatranja:
• Natrijevi ioni mogu ometati transport Li⁺; razmotrite litijeve soli (npr. LiHCO₃) ili imobilizaciju Na⁺ u premazu.
• Optimizirajte enkapsulaciju za stabilnost na sobnoj temperaturi.

Druge potencijalne opcije

• Metalno-organski okviri (MOF):npr. ZIF-8 se razgrađuje na visokim temperaturama oslobađajući plin; provjerite MOF-ove s odgovarajućim temperaturama razgradnje.
• Cirkonijev fosfat (ZrP):Nakon toplinske razgradnje stvara barijerni sloj, ali može zahtijevati nano-dimenzioniranje kako bi se snizila temperatura razgradnje.

Eksperimentalne preporuke

1. Termogravimetrijska analiza (TGA):Odredite temperaturu raspadanja i svojstva oslobađanja plina.
2. Elektrokemijsko ispitivanje:Procijenite utjecaj na ionsku vodljivost, međufaznu impedanciju i cikličke performanse.
3. Ispitivanje otpornosti na plamen:npr. ispitivanje vertikalnog gorenja, mjerenje toplinskog skupljanja (na 140°C).

Zaključak

Themodificirani sinergistički usporivač gorenja fosfora i dušika (npr. obloženi APP + melamin)se preporučuje prvi zbog uravnotežene otpornosti na plamen i prilagodljive temperature razgradnje. Ako se mora izbjegavati NH₃,azo spojni sustaviilimikrokapsulirani sustavi za oslobađanje CO₂su održive alternative. Preporučuje se fazna eksperimentalna validacija kako bi se osigurala elektrokemijska stabilnost i izvedivost procesa.

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