การวิเคราะห์สารหน่วงไฟและคำแนะนำสำหรับการเคลือบตัวแยกแบตเตอรี่

การวิเคราะห์สารหน่วงไฟและคำแนะนำสำหรับการเคลือบตัวแยกแบตเตอรี่

ลูกค้าผลิตแผ่นกั้นแบตเตอรี่ โดยพื้นผิวของแผ่นกั้นสามารถเคลือบด้วยชั้นอะลูมินา (Al₂O₃) ที่มีสารยึดเกาะเล็กน้อย ปัจจุบันลูกค้ากำลังมองหาสารหน่วงไฟชนิดอื่นมาทดแทนอะลูมินา โดยมีข้อกำหนดดังต่อไปนี้:

• ทนไฟได้ดีที่อุณหภูมิ 140°C(เช่น สลายตัวจนกลายเป็นก๊าซเฉื่อย)
• เสถียรภาพทางเคมีไฟฟ้าและความเข้ากันได้กับส่วนประกอบของแบตเตอรี่

สารหน่วงไฟที่แนะนำและการวิเคราะห์

1. สารหน่วงไฟที่ทำงานร่วมกันระหว่างฟอสฟอรัสและไนโตรเจน (เช่น โพลีฟอสเฟตแอมโมเนียมดัดแปลง (APP) + เมลามีน)

กลไก:

• แหล่งกรด (APP) และแหล่งก๊าซ (เมลามีน) ทำงานร่วมกันเพื่อปลดปล่อย NH₃ และ N₂ ทำให้ออกซิเจนเจือจางและสร้างชั้นถ่านเพื่อป้องกันเปลวไฟ
  ข้อดี:
• การทำงานร่วมกันของฟอสฟอรัส-ไนโตรเจนสามารถลดอุณหภูมิการสลายตัวได้ (ปรับได้ถึง ~140°C ผ่านการกำหนดขนาดระดับนาโนหรือการกำหนดสูตร)
• N₂ เป็นก๊าซเฉื่อย ผลกระทบของ NH₃ ต่ออิเล็กโทรไลต์ (LiPF₆) ต้องมีการประเมิน
  ข้อควรพิจารณา:
• ตรวจสอบความเสถียรของ APP ในอิเล็กโทรไลต์ (หลีกเลี่ยงการไฮโดรไลซิสเป็นกรดฟอสฟอริกและ NH₃) การเคลือบซิลิกาอาจช่วยเพิ่มความเสถียร
• จำเป็นต้องมีการทดสอบความเข้ากันได้ทางไฟฟ้าเคมี (เช่น โวลแทมเมทรีแบบวงจร)

2. สารหน่วงไฟที่ใช้ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบ (เช่น ระบบสารประกอบ Azo)

ผู้สมัคร:อะโซไดคาร์บอนาไมด์ (ADCA) ที่มีตัวกระตุ้น (เช่น ZnO)
กลไก:

• ปรับอุณหภูมิการสลายตัวได้ 140–150°C ปล่อย N₂ และ CO₂
  ข้อดี:
• N₂ เป็นก๊าซเฉื่อยในอุดมคติที่ไม่เป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่
  ข้อควรพิจารณา:
• ผลพลอยได้ที่ควบคุม (เช่น CO, NH₃)
• ไมโครเอ็นแคปซูเลชั่นสามารถปรับอุณหภูมิการสลายตัวได้อย่างแม่นยำ

3. ระบบปฏิกิริยาความร้อนคาร์บอเนต/กรด (เช่น NaHCO₃ ไมโครเอ็นแคปซูเลต + แหล่งกรด)

กลไก:

• ไมโครแคปซูลจะแตกที่อุณหภูมิ 140°C ทำให้เกิดปฏิกิริยาระหว่าง NaHCO₃ และกรดอินทรีย์ (เช่น กรดซิตริก) เพื่อปลดปล่อย CO₂
  ข้อดี:
• CO₂ เป็นสารเฉื่อยและปลอดภัย อุณหภูมิปฏิกิริยาสามารถควบคุมได้
  ข้อควรพิจารณา:
• ไอออนโซเดียมอาจรบกวนการขนส่ง Li⁺ พิจารณาเกลือลิเธียม (เช่น LiHCO₃) หรือ Na⁺ ที่ทำให้เคลื่อนที่ไม่ได้ในสารเคลือบ
• เพิ่มประสิทธิภาพการห่อหุ้มเพื่อให้มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิห้อง

ตัวเลือกที่เป็นไปได้อื่น ๆ

• กรอบโลหะ-อินทรีย์ (MOFs):เช่น ZIF-8 จะสลายตัวที่อุณหภูมิสูงเพื่อปลดปล่อยก๊าซ คัดกรอง MOF ที่มีอุณหภูมิการสลายตัวที่ตรงกัน
• เซอร์โคเนียมฟอสเฟต (ZrP):สร้างชั้นกั้นเมื่อมีการสลายตัวเนื่องจากความร้อน แต่จำเป็นต้องมีขนาดระดับนาโนเพื่อลดอุณหภูมิการสลายตัว

คำแนะนำการทดลอง

1. การวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริก (TGA):กำหนดอุณหภูมิการสลายตัวและคุณสมบัติการปล่อยก๊าซ
2. การทดสอบทางไฟฟ้าเคมี:ประเมินผลกระทบต่อสภาพนำไอออน อิมพีแดนซ์ของส่วนต่อประสาน และประสิทธิภาพการปั่นจักรยาน
3. การทดสอบความหน่วงไฟ:เช่น การทดสอบการเผาไหม้ในแนวตั้ง การวัดการหดตัวเนื่องจากความร้อน (ที่อุณหภูมิ 140°C)

บทสรุป

การสารหน่วงไฟที่เสริมฤทธิ์ฟอสฟอรัส-ไนโตรเจนที่ดัดแปลง (เช่น APP เคลือบ + เมลามีน)แนะนำให้ใช้เป็นอันดับแรกเนื่องจากมีคุณสมบัติหน่วงการติดไฟที่สมดุลและอุณหภูมิการสลายตัวที่ปรับได้ หากต้องหลีกเลี่ยง NH₃ระบบสารประกอบเอโซหรือระบบปล่อย CO₂ แบบไมโครแคปซูลเป็นทางเลือกที่เป็นไปได้ ขอแนะนำให้มีการตรวจสอบความถูกต้องแบบทดลองเป็นระยะๆ เพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพทางเคมีไฟฟ้าและความเป็นไปได้ของกระบวนการ

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