Phân tích và khuyến nghị về chất chống cháy cho lớp phủ tách pin
Khách hàng sản xuất bộ tách pin, và bề mặt bộ tách có thể được phủ một lớp, thường là nhôm oxit (Al₂O₃) với một lượng nhỏ chất kết dính. Hiện tại, họ đang tìm kiếm chất chống cháy thay thế cho nhôm oxit, với các yêu cầu sau:
- Khả năng chống cháy hiệu quả ở 140°C(ví dụ, phân hủy để giải phóng khí trơ).
- Độ ổn định điện hóavà khả năng tương thích với các thành phần của pin.
Chất chống cháy được khuyến nghị và phân tích
1. Chất chống cháy hiệp đồng phốt pho-nitơ (ví dụ: Amoni polyphosphat biến tính (APP) + Melamine)
Cơ chế:
- Nguồn axit (APP) và nguồn khí (melamine) kết hợp với nhau để giải phóng NH₃ và N₂, làm loãng oxy và tạo thành lớp than để ngăn chặn ngọn lửa.
Thuận lợi: - Sự kết hợp giữa phốt pho và nitơ có thể làm giảm nhiệt độ phân hủy (có thể điều chỉnh đến ~140°C thông qua việc định cỡ nano hoặc công thức).
- N₂ là khí trơ; tác động của NH₃ lên chất điện phân (LiPF₆) cần được đánh giá.
Những cân nhắc: - Kiểm tra độ ổn định của APP trong chất điện phân (tránh thủy phân thành axit photphoric và NH₃). Lớp phủ silica có thể cải thiện độ ổn định.
- Cần phải thử nghiệm khả năng tương thích điện hóa (ví dụ, phép đo voltam tuần hoàn).
2. Chất chống cháy gốc nitơ (ví dụ: Hệ hợp chất Azo)
Ứng viên:Azodicarbonamide (ADCA) có chất hoạt hóa (ví dụ, ZnO).
Cơ chế:
- Nhiệt độ phân hủy có thể điều chỉnh đến 140–150°C, giải phóng N₂ và CO₂.
Thuận lợi: - N₂ là khí trơ lý tưởng, không gây hại cho pin.
Những cân nhắc: - Kiểm soát các sản phẩm phụ (ví dụ: CO, NH₃).
- Vi nang hóa có thể điều chỉnh chính xác nhiệt độ phân hủy.
3. Hệ thống phản ứng nhiệt cacbonat/axit (ví dụ: NaHCO₃ vi nang + Nguồn axit)
Cơ chế:
- Các vi nang vỡ ở nhiệt độ 140°C, kích hoạt phản ứng giữa NaHCO₃ và axit hữu cơ (ví dụ: axit citric) để giải phóng CO₂.
Thuận lợi: - CO₂ trơ và an toàn; nhiệt độ phản ứng có thể kiểm soát được.
Những cân nhắc: - Các ion natri có thể cản trở quá trình vận chuyển Li⁺; hãy cân nhắc sử dụng muối lithium (ví dụ, LiHCO₃) hoặc cố định Na⁺ trong lớp phủ.
- Tối ưu hóa quá trình đóng gói để có độ ổn định ở nhiệt độ phòng.
Các lựa chọn tiềm năng khác
- Khung kim loại hữu cơ (MOF):ví dụ, ZIF-8 phân hủy ở nhiệt độ cao để giải phóng khí; sàng lọc MOF có nhiệt độ phân hủy phù hợp.
- Zirconi Phosphate (ZrP):Tạo thành lớp rào cản khi phân hủy do nhiệt, nhưng có thể cần kích thước nano để giảm nhiệt độ phân hủy.
Khuyến nghị thử nghiệm
- Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA):Xác định nhiệt độ phân hủy và tính chất giải phóng khí.
- Kiểm tra điện hóa:Đánh giá tác động đến độ dẫn ion, trở kháng giao diện và hiệu suất tuần hoàn.
- Kiểm tra khả năng chống cháy:ví dụ, thử nghiệm đốt theo chiều dọc, đo độ co ngót do nhiệt (ở 140°C).
Phần kết luận
Cácchất chống cháy hiệp đồng phốt pho-nitơ đã được biến tính (ví dụ, APP tráng + melamine)được khuyến nghị đầu tiên do khả năng chống cháy cân bằng và nhiệt độ phân hủy có thể điều chỉnh. Nếu cần tránh NH₃,hệ thống hợp chất azohoặchệ thống giải phóng CO₂ được vi nang hóalà những giải pháp thay thế khả thi. Nên tiến hành xác nhận thử nghiệm theo từng giai đoạn để đảm bảo tính ổn định điện hóa và tính khả thi của quy trình.
Let me know if you’d like any refinements! Contact by email: lucy@taifeng-fr.com
Thời gian đăng: 29-04-2025
