تجزیه و تحلیل بازدارنده شعله و توصیه‌هایی برای پوشش‌های جداکننده باتری

تجزیه و تحلیل بازدارنده شعله و توصیه‌هایی برای پوشش‌های جداکننده باتری

مشتری جداکننده‌های باتری تولید می‌کند و سطح جداکننده را می‌توان با یک لایه، معمولاً آلومینا (Al₂O₃) با مقدار کمی چسب، پوشش داد. آنها اکنون به دنبال مواد ضد حریق جایگزین برای جایگزینی آلومینا با الزامات زیر هستند:

• مقاومت در برابر شعله در دمای 140 درجه سانتیگراد(مثلاً تجزیه و آزاد شدن گازهای بی‌اثر).
• پایداری الکتروشیمیاییو سازگاری با اجزای باتری.

بازدارنده‌های شعله توصیه‌شده و تجزیه و تحلیل

۱. بازدارنده‌های شعله هم‌افزایی فسفر-نیتروژن (مثلاً پلی‌فسفات آمونیوم اصلاح‌شده (APP) + ملامین)

مکانیسم:

• منبع اسید (APP) و منبع گاز (ملامین) با هم همکاری می‌کنند تا NH₃ و N₂ آزاد کنند، اکسیژن را رقیق کنند و یک لایه زغال برای جلوگیری از شعله‌های آتش تشکیل دهند.
  مزایا:
• هم‌افزایی فسفر-نیتروژن می‌تواند دمای تجزیه را کاهش دهد (قابل تنظیم تا حدود ۱۴۰ درجه سانتیگراد از طریق نانوسایز یا فرمولاسیون).
• N₂ یک گاز بی‌اثر است؛ تأثیر NH₃ بر الکترولیت (LiPF₆) نیاز به ارزیابی دارد.
  ملاحظات:
• پایداری APP را در الکترولیت‌ها بررسی کنید (از هیدرولیز به اسید فسفریک و NH₃ جلوگیری کنید). پوشش سیلیکا ممکن است پایداری را بهبود بخشد.
• آزمایش سازگاری الکتروشیمیایی (مثلاً ولتامتری چرخه‌ای) مورد نیاز است.

۲. بازدارنده‌های شعله مبتنی بر نیتروژن (مثلاً سیستم‌های ترکیبی آزو)

کاندیدا:آزودی‌کربن‌آمید (ADCA) به همراه فعال‌کننده‌ها (مثلاً ZnO).
مکانیسم:

• دمای تجزیه قابل تنظیم بین ۱۴۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد، آزاد شدن N₂ و CO₂
  مزایا:
• N₂ یک گاز بی‌اثر ایده‌آل است که برای باتری‌ها بی‌ضرر است.
  ملاحظات:
• کنترل محصولات جانبی (مثلاً CO، NH₃).
• میکروکپسولاسیون می‌تواند دمای تجزیه را به طور دقیق تنظیم کند.

۳. سیستم‌های واکنش حرارتی کربنات/اسید (مثلاً NaHCO₃ میکروکپسوله شده + منبع اسید)

مکانیسم:

• میکروکپسول‌ها در دمای ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد پاره می‌شوند و واکنشی بین NaHCO₃ و اسید آلی (مثلاً اسید سیتریک) ایجاد می‌کنند که منجر به آزاد شدن CO₂ می‌شود.
  مزایا:
• CO₂ بی‌اثر و ایمن است؛ دمای واکنش قابل کنترل است.
  ملاحظات:
• یون‌های سدیم ممکن است در انتقال Li⁺ اختلال ایجاد کنند؛ نمک‌های لیتیوم (مثلاً LiHCO₃) یا بی‌حرکت کردن Na⁺ در پوشش را در نظر بگیرید.
• بهینه‌سازی کپسوله‌سازی برای پایداری در دمای اتاق.

سایر گزینه‌های بالقوه

• چارچوب‌های فلزی-آلی (MOFs):برای مثال، ZIF-8 در دماهای بالا تجزیه شده و گاز آزاد می‌کند؛ MOFهایی را که دمای تجزیه آنها با MOFهای دیگر مطابقت دارد، غربال کنید.
• فسفات زیرکونیوم (ZrP):پس از تجزیه حرارتی، یک لایه محافظ تشکیل می‌دهد، اما ممکن است برای کاهش دمای تجزیه، نیاز به اندازه گیری در ابعاد نانو داشته باشد.

توصیه‌های تجربی

1. آنالیز وزن سنجی حرارتی (TGA):دمای تجزیه و خواص آزادسازی گاز را تعیین کنید.
2. آزمایش الکتروشیمیایی:تأثیر بر رسانایی یونی، امپدانس سطحی و عملکرد چرخه‌ای را ارزیابی کنید.
3. آزمایش مقاومت در برابر شعله:به عنوان مثال، آزمایش سوختن عمودی، اندازه‌گیری انقباض حرارتی (در دمای ۱۴۰ درجه سانتیگراد).

نتیجه‌گیری

بازدارنده شعله سینرژیک فسفر-نیتروژن اصلاح‌شده (مثلاً APP روکش‌دار + ملامین)به دلیل خاصیت ضد شعله متعادل و دمای تجزیه قابل تنظیم، ابتدا توصیه می‌شود. اگر باید از NH₃ اجتناب شود،سیستم‌های ترکیبی آزویاسیستم‌های آزادسازی CO₂ میکروکپسوله شدهجایگزین‌های مناسبی هستند. برای اطمینان از پایداری الکتروشیمیایی و امکان‌پذیری فرآیند، اعتبارسنجی تجربی مرحله‌ای توصیه می‌شود.

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