تحليل مقاومة اللهب والتوصيات لطلاءات فصل البطاريات

تحليل مقاومة اللهب والتوصيات لطلاءات فصل البطاريات

يُنتج العميل فواصل بطاريات، ويمكن طلاء سطح الفاصل بطبقة، عادةً ما تكون من الألومينا (Al₂O₃) مع كمية صغيرة من المادة الرابطة. ويبحث حاليًا عن مثبطات لهب بديلة للألومينا، وفقًا للمتطلبات التالية:

• مقاومة فعالة للهب عند 140 درجة مئوية(على سبيل المثال، التحلل لإطلاق الغازات الخاملة).
• الاستقرار الكهروكيميائيوالتوافق مع مكونات البطارية.

مثبطات اللهب الموصى بها والتحليل

1. مثبطات اللهب التآزرية بين الفوسفور والنيتروجين (على سبيل المثال، بولي فوسفات الأمونيوم المعدل (APP) + الميلامين)

الآلية:

• يتعاون مصدر الحمض (APP) ومصدر الغاز (الميلامين) لإطلاق NH₃ وN₂، مما يؤدي إلى تخفيف الأكسجين وتشكيل طبقة من الفحم لمنع اللهب.
  المزايا:
• يمكن أن يؤدي تآزر الفوسفور والنيتروجين إلى خفض درجة حرارة التحلل (يمكن تعديلها إلى حوالي 140 درجة مئوية عن طريق التحجيم النانوي أو الصياغة).
• N₂ هو غاز خامل؛ لذا فإن تأثير NH₃ على الإلكتروليت (LiPF₆) يحتاج إلى تقييم.
  الاعتبارات:
• تحقق من استقرار APP في الإلكتروليتات (تجنب التحلل المائي إلى حمض الفوسفوريك وNH₃). قد يُحسّن طلاء السيليكا الاستقرار.
• اختبار التوافق الكهروكيميائي (على سبيل المثال، الفولتميتر الدوري) مطلوب.

2. مثبطات اللهب القائمة على النيتروجين (على سبيل المثال، أنظمة مركبات الآزو)

مُرَشَّح:أزوديكاربوناميد (ADCA) مع المنشطات (على سبيل المثال، ZnO).
الآلية:

• درجة حرارة التحلل قابلة للتعديل حتى 140–150 درجة مئوية، مما يؤدي إلى إطلاق N₂ وCO₂.
  المزايا:
• N₂ هو غاز خامل مثالي، غير ضار بالبطاريات.
  الاعتبارات:
• التحكم في المنتجات الثانوية (على سبيل المثال، CO، NH₃).
• يمكن للتغليف الدقيق ضبط درجة حرارة التحلل بدقة.

3. أنظمة التفاعل الحراري للكربونات/الأحماض (على سبيل المثال، NaHCO₃ المغلفة بطبقة دقيقة + مصدر حمض)

الآلية:

• تنفجر الكبسولات الدقيقة عند 140 درجة مئوية، مما يؤدي إلى تفاعل بين NaHCO₃ والحمض العضوي (على سبيل المثال، حمض الستريك) لإطلاق CO₂.
  المزايا:
• يعتبر ثاني أكسيد الكربون خاملًا وآمنًا؛ كما يمكن التحكم في درجة حرارة التفاعل.
  الاعتبارات:
• قد تتداخل أيونات الصوديوم مع نقل Li⁺؛ لذا خذ بعين الاعتبار أملاح الليثيوم (على سبيل المثال، LiHCO₃) أو تثبيت Na⁺ في الطلاء.
• تحسين التغليف لتحقيق الاستقرار في درجة حرارة الغرفة.

خيارات محتملة أخرى

• الأطر المعدنية العضوية (MOFs):على سبيل المثال، يتحلل ZIF-8 عند درجات حرارة عالية لإطلاق الغاز؛ ابحث عن MOFs مع درجات حرارة التحلل المطابقة.
• فوسفات الزركونيوم (ZrP):يشكل طبقة حاجزة عند التحلل الحراري، ولكن قد يتطلب الحجم النانوي لخفض درجة حرارة التحلل.

التوصيات التجريبية

1. التحليل الوزني الحراري (TGA):تحديد درجة حرارة التحلل وخصائص إطلاق الغاز.
2. الاختبار الكهروكيميائي:تقييم التأثير على الموصلية الأيونية، ومقاومة الواجهة، وأداء الدورة.
3. اختبار مقاومة اللهب:على سبيل المثال، اختبار الحرق الرأسي، وقياس الانكماش الحراري (عند 140 درجة مئوية).

خاتمة

المثبطات اللهب المعدلة بالتآزر بين الفوسفور والنيتروجين (على سبيل المثال، طلاء APP + الميلامين)يُنصح باستخدامه أولاً نظرًا لمقاومته المتوازنة للهب ودرجة حرارة تحلله القابلة للضبط. إذا كان لا بد من تجنب NH₃،أنظمة مركبات الآزوأوأنظمة إطلاق ثاني أكسيد الكربون المغلفة بكبسولات دقيقةبدائل قابلة للتطبيق. يُنصح بإجراء عملية تحقق تجريبية على مراحل لضمان الاستقرار الكهروكيميائي وجدوى العملية.

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