난연성을 위한 분리막 코팅의 MCA 및 알루미늄 차아인산염(AHP)에 대한 공식 설계

난연성을 위한 분리막 코팅의 MCA 및 알루미늄 차아인산염(AHP)에 대한 공식 설계

난연성 분리막 코팅에 대한 사용자의 특정 요구 사항을 기반으로 다음과 같은 특성을 갖습니다.멜라민 시아누레이트(MCA)그리고알루미늄 차아인산염(AHP)다음과 같이 분석됩니다.

1. 슬러리 시스템과의 호환성

• MCA:
• 수계:분산성을 개선하기 위해 표면 개질(예: 실란 커플링제 또는 계면활성제)이 필요합니다. 그렇지 않으면 응집이 발생할 수 있습니다.
• NMP 시스템:극성 용매에 약간 부풀어 오를 수 있습니다(권장: 7일간 담근 후 부풀어 오르는 속도 테스트).
• AHP:
• 수계:분산성은 좋지만 pH를 조절해야 합니다(산성 조건에서는 가수분해가 일어날 수 있음).
• NMP 시스템:팽창 위험이 최소화되어 화학적 안정성이 높습니다.
  결론:AHP는 더 나은 호환성을 보이는 반면, MCA는 수정이 필요합니다.

2. 입자 크기 및 코팅 공정 적응성

• MCA:
• 원래 D50: ~1–2 μm; 입자 크기를 줄이기 위해 분쇄(예: 모래 분쇄)가 필요하지만, 층상 구조가 손상되어 난연성 효율에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 분쇄 후 균일성을 검증해야 합니다(SEM 관찰).
• AHP:
• 원래 D50: 일반적으로 ≤5 μm; D50 0.5 μm/D90 1 μm까지 분쇄가 가능합니다(과도한 분쇄는 슬러리 점도 급증을 초래할 수 있음).
  결론:MCA는 공정 위험이 낮고 입자 크기 적응성이 더 뛰어납니다.

3. 접착력 및 내마모성

• MCA:
• 극성이 낮으면 PE/PP 분리막 필름과의 접착력이 약해지고, 5~10%의 아크릴 기반 바인더(예: PVDF-HFP)가 필요합니다.
• 마찰 계수가 높으면 내마모성을 개선하기 위해 0.5~1%의 나노-SiO₂를 첨가해야 할 수도 있습니다.
• AHP:
• 표면의 하이드록실기는 분리막과 수소결합을 형성하여 접착력을 향상시키지만, 여전히 3~5%의 폴리우레탄 바인더가 필요합니다.
• 경도가 높을수록(모스 경도 ~3) 장시간 마찰로 인해 미세입자가 떨어질 수 있습니다(주기적 테스트 필요).
  결론:AHP는 전반적으로 더 나은 성능을 제공하지만 바인더 최적화가 필요합니다.

4. 열 안정성 및 분해 특성

• MCA:
• 분해 온도: 260~310°C; 120~150°C에서 가스를 생성할 수 없어 열 폭주를 억제하지 못할 가능성이 있습니다.
• AHP:
• 분해 온도: 280~310°C, 저온 가스 생성에는 부족함.
  주요 이슈:두 제품 모두 목표 범위(120~150°C) 이상에서 분해됩니다.해결책:
• 저온 시너지제(예: 미세캡슐화 적색 인, 분해 범위: 150~200°C) 또는 변형된 폴리인산 암모늄(APP, 분해 온도를 140~180°C로 조정하도록 코팅)을 도입합니다.
• 디자인하다MCA/APP 합성물(6:4 비율)APP의 저온 가스 생성과 MCA의 기체상 화염 억제를 활용합니다.

5. 전기화학적 및 내식성

• MCA:
• 전기화학적으로 불활성이지만 잔류물이 없는 멜라민(순도 ≥99.5% 필요)은 전해질 분해를 촉진할 수 있습니다.
• AHP:
• 산성 불순물(예: H₃PO₂)은 LiPF₆ 가수분해를 가속화하는 것을 방지하기 위해 최소화해야 합니다(ICP 테스트: 금속 이온 ≤10ppm).
  결론:둘 다 높은 순도(≥99%)가 필요하지만, MCA는 정제하기가 더 쉽습니다.

포괄적인 솔루션 제안

1. 1차 난연제 선택:

• 우선의:AHP(균형 분산성/접착력) + 저온 시너지제(예: 5% 미세캡슐화 적색 인).
• 대안:변형된 MCA(수성 분산을 위한 카르복실 그래프트) + APP 시너지제.

1. 프로세스 최적화:

• 슬러리 공식:AHP(90%) + 폴리우레탄 바인더(7%) + 습윤제(BYK-346, 0.5%) + 소포제(2%).
• 분쇄 매개변수:0.3 mm ZrO₂ 비드가 있는 샌드 밀, 2000 rpm, 2시간(목표 D90 ≤1 μm).

1. 검증 테스트:

• 열분해:TGA(120°C/2시간에서 중량 감소 <1%; GC-MS를 통한 150°C/30분에서의 가스 출력).
• 전기화학적 안정성:60°C에서 1M LiPF₆ EC/DMC에 30일간 담근 후 SEM 관찰.

최종 권고안

MCA나 AHP만으로는 모든 요구 사항을 충족할 수 없습니다.하이브리드 시스템다음 사항을 권장합니다:

• AHP(매트릭스)+마이크로캡슐화 적색 인(저온 가스 발생기)+나노-SiO2.(마모 저항성).
• 고접착성 수성 수지(예: 아크릴-에폭시 복합 에멀전)와 함께 사용하고 입자 크기/분산 안정성을 위해 표면 개질을 최적화합니다.
  추가 테스트열-전기화학적 시너지를 검증하는 데 필요합니다.