Аналіз вогнестійкості та рекомендації щодо покриттів для сепараторів акумуляторів

Аналіз вогнестійкості та рекомендації щодо покриттів для сепараторів акумуляторів

Замовник виготовляє сепаратори для акумуляторів, поверхня яких може бути покрита шаром, зазвичай оксидом алюмінію (Al₂O₃) з невеликою кількістю сполучної речовини. Зараз вони шукають альтернативні вогнезахисні речовини для заміни оксиду алюмінію, маючи такі вимоги:

• Ефективна вогнестійкість при 140°C(наприклад, розкладання з виділенням інертних газів).
• Електрохімічна стабільністьта сумісність з компонентами акумулятора.

Рекомендовані вогнезахисні речовини та аналіз

1. Синергетичні фосфорно-азотні антипірени (наприклад, модифікований поліфосфат амонію (APP) + меламін)

Механізм:

• Джерело кислоти (КК) та джерело газу (меламін) синергетично вивільняють NH₃ та N₂, розбавляючи кисень та утворюючи шар обвуглення, що блокує полум'я.
  Переваги:
• Синергія фосфору та азоту може знизити температуру розкладання (можна регулювати до ~140°C за допомогою нанорозміру або рецептури).
• N₂ – інертний газ; потребує оцінки впливу NH₃ на електроліт (LiPF₆).
  Міркування:
• Перевірте стабільність APP в електролітах (уникайте гідролізу на фосфорну кислоту та NH₃). Кремнієве покриття може покращити стабільність.
• Потрібне проведення випробувань на електрохімічну сумісність (наприклад, циклічна вольтамперометрія).

2. Антипірени на основі азоту (наприклад, системи азосполук)

Кандидат:Азодикарбонамід (ADCA) з активаторами (наприклад, ZnO).
Механізм:

• Температура розкладання регулюється в межах 140–150°C, вивільняючи N₂ та CO₂.
  Переваги:
• N₂ – ідеальний інертний газ, нешкідливий для акумуляторів.
  Міркування:
• Контролюйте побічні продукти (наприклад, CO, NH₃).
• Мікрокапсуляція може точно налаштувати температуру розкладання.

3. Системи термічної реакції карбонат/кислота (наприклад, мікрокапсульований NaHCO₃ + джерело кислоти)

Механізм:

• Мікрокапсули розриваються при 140°C, запускаючи реакцію між NaHCO₃ та органічною кислотою (наприклад, лимонною кислотою) з вивільненням CO₂.
  Переваги:
• CO₂ інертний та безпечний; температура реакції контролюється.
  Міркування:
• Іони натрію можуть перешкоджати транспортуванню Li⁺; розгляньте можливість використання солей літію (наприклад, LiHCO₃) або іммобілізації Na⁺ у покритті.
• Оптимізуйте інкапсуляцію для стабільності при кімнатній температурі.

Інші потенційні варіанти

• Металоорганічні каркаси (MOF):Наприклад, ZIF-8 розкладається за високих температур з виділенням газу; слід провести скринінг на наявність MOF з відповідними температурами розкладання.
• Фосфат цирконію (ZrP):Утворює бар'єрний шар при термічному розкладанні, але може вимагати нанорозмірування для зниження температури розкладу.

Експериментальні рекомендації

1. Термогравіметричний аналіз (ТГА):Визначте температуру розкладання та властивості виділення газу.
2. Електрохімічні випробування:Оцініть вплив на іонну провідність, міжфазний імпеданс та циклічні характеристики.
3. Випробування на вогнестійкість:наприклад, випробування на вертикальне випалювання, вимірювання термічної усадки (при 140°C).

Висновок

Theмодифікований фосфорно-азотний синергетичний антипірен (наприклад, покритий APP + меламін)рекомендується першим через його збалансовану вогнестійкість та регульовану температуру розкладання. Якщо необхідно уникати NH₃,системи азосполукабомікрокапсульовані системи вивільнення CO₂є життєздатними альтернативами. Рекомендується поетапна експериментальна валідація для забезпечення електрохімічної стабільності та доцільності процесу.

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