배터리 분리막 코팅에 대한 난연성 분석 및 권장 사항

배터리 분리막 코팅에 대한 난연성 분석 및 권장 사항

이 고객은 배터리 분리막을 생산하며, 분리막 표면은 일반적으로 소량의 바인더를 첨가한 알루미나(Al₂O₃) 층으로 코팅됩니다. 현재 이 고객은 알루미나를 대체할 수 있는 대체 난연제를 찾고 있으며, 그 요건은 다음과 같습니다.

• 140°C에서 효과적인 난연성(예: 분해되어 불활성 가스를 방출).
• 전기화학적 안정성배터리 구성 요소와의 호환성.

권장 난연제 및 분석

1. 인-질소 시너지 효과 난연제(예: 변성 폴리인산 암모늄(APP) + 멜라민)

기구:

• 산원(APP)과 가스원(멜라민)이 상승작용을 일으켜 NH₃와 N₂를 방출하고, 산소를 희석하며 화염을 차단하는 탄화층을 형성합니다.
  장점:
• 인-질소 시너지 효과는 분해 온도를 낮출 수 있습니다(나노 크기 또는 제형을 통해 ~140°C까지 조절 가능).
• N₂는 불활성 가스입니다. 전해질(LiPF₆)에 대한 NH₃의 영향은 평가가 필요합니다.
  고려 사항:
• 전해질에서 APP의 안정성을 확인하십시오(인산과 NH₃로 가수분해되는 것을 피하십시오). 실리카 코팅은 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
• 전기화학적 호환성 테스트(예: 순환 전압전류법)가 필요합니다.

2. 질소 기반 난연제(예: 아조 화합물 시스템)

후보자:활성제(예: ZnO)가 포함된 아조디카르보나마이드(ADCA).
기구:

• 분해 온도는 140~150°C까지 조절 가능하며, N₂와 CO₂를 방출합니다.
  장점:
• N₂는 배터리에 무해한 이상적인 불활성 기체입니다.
  고려 사항:
• 부산물(예: CO, NH₃)을 제어합니다.
• 미세캡슐화는 분해 온도를 정밀하게 조절할 수 있습니다.

3. 탄산염/산 열반응 시스템(예: 미세캡슐화된 NaHCO₃ + 산 공급원)

기구:

• 마이크로캡슐은 140°C에서 파열되어 NaHCO₃와 유기산(예: 구연산) 사이의 반응을 일으켜 CO₂를 방출합니다.
  장점:
• CO₂는 불활성이고 안전하며, 반응 온도는 조절 가능합니다.
  고려 사항:
• 나트륨 이온은 Li⁺ 수송을 방해할 수 있습니다. 리튬염(예: LiHCO₃)을 고려하거나 코팅에 Na⁺를 고정화하세요.
• 실온 안정성을 위해 캡슐화를 최적화합니다.

기타 잠재적 옵션

• 금속-유기 골격(MOF):예를 들어, ZIF-8은 고온에서 분해되어 가스를 방출합니다. 일치하는 분해 온도를 가진 MOF를 찾아냅니다.
• 인산지르코늄(ZrP):열분해 시 차단층을 형성하지만 분해 온도를 낮추기 위해 나노사이징이 필요할 수 있습니다.

실험 권장 사항

1. 열중량 분석(TGA):분해 온도와 가스 방출 특성을 결정합니다.
2. 전기화학 테스트:이온 전도도, 계면 임피던스, 사이클링 성능에 미치는 영향을 평가합니다.
3. 난연성 테스트:예를 들어, 수직 연소 시험, 열 수축 측정(140°C에서).

결론

그만큼변형된 인-질소 상승적 난연제(예: 코팅된 APP + 멜라민)균형 잡힌 난연성과 조절 가능한 분해 온도로 인해 먼저 권장됩니다. NH₃를 피해야 하는 경우,아조 화합물 시스템또는마이크로캡슐화된 CO₂ 방출 시스템실행 가능한 대안이 있습니다. 전기화학적 안정성과 공정 타당성을 보장하기 위해 단계적 실험 검증이 권장됩니다.

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