बैटरी विभाजक कोटिंग्स के लिए ज्वाला मंदक विश्लेषण और सिफारिशें

बैटरी विभाजक कोटिंग्स के लिए ज्वाला मंदक विश्लेषण और सिफारिशें

ग्राहक बैटरी विभाजक बनाता है, और विभाजक की सतह पर एक परत चढ़ाई जा सकती है, आमतौर पर एल्यूमिना (Al₂O₃) और थोड़ी मात्रा में बाइंडर। अब वे एल्यूमिना के स्थान पर वैकल्पिक अग्निरोधी पदार्थों की तलाश कर रहे हैं, जिनकी निम्नलिखित आवश्यकताएँ हैं:

• 140°C पर प्रभावी ज्वाला मंदता(उदाहरण के लिए, निष्क्रिय गैसों को मुक्त करने के लिए विघटित होना)।
• विद्युत रासायनिक स्थिरताऔर बैटरी घटकों के साथ संगतता।

अनुशंसित ज्वाला मंदक और विश्लेषण

1. फॉस्फोरस-नाइट्रोजन सहक्रियात्मक ज्वाला मंदक (उदाहरण के लिए, संशोधित अमोनियम पॉलीफॉस्फेट (एपीपी) + मेलामाइन)

तंत्र:

• अम्ल स्रोत (एपीपी) और गैस स्रोत (मेलामाइन) मिलकर NH₃ और N₂ मुक्त करते हैं, ऑक्सीजन को पतला करते हैं और आग को रोकने के लिए एक चार परत बनाते हैं।
  लाभ:
• फास्फोरस-नाइट्रोजन तालमेल से अपघटन तापमान कम हो सकता है (नैनो-साइजिंग या फॉर्मूलेशन के माध्यम से ~140°C तक समायोज्य)।
• N₂ एक निष्क्रिय गैस है; इलेक्ट्रोलाइट (LiPF₆) पर NH₃ के प्रभाव का मूल्यांकन आवश्यक है।
  विचारणीय बातें:
• इलेक्ट्रोलाइट्स में APP स्थिरता की जाँच करें (फॉस्फोरिक एसिड और NH₃ में हाइड्रोलिसिस से बचें)। सिलिका कोटिंग स्थिरता में सुधार कर सकती है।
• विद्युत-रासायनिक संगतता परीक्षण (जैसे, चक्रीय वोल्टामेट्री) आवश्यक है।

2. नाइट्रोजन-आधारित ज्वाला मंदक (जैसे, एज़ो यौगिक प्रणालियाँ)

उम्मीदवार:एज़ोडाइकार्बोनामाइड (ADCA) उत्प्रेरकों के साथ (जैसे, ZnO)।
तंत्र:

• अपघटन तापमान 140-150°C तक समायोज्य, N₂ और CO₂ मुक्त करता है।
  लाभ:
• N₂ एक आदर्श अक्रिय गैस है, जो बैटरियों के लिए हानिरहित है।
  विचारणीय बातें:
• उपोत्पादों (जैसे, CO, NH₃) को नियंत्रित करें।
• माइक्रोएनकैप्सुलेशन से अपघटन तापमान को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।

3. कार्बोनेट/एसिड थर्मल रिएक्शन सिस्टम (जैसे, माइक्रोएनकैप्सुलेटेड NaHCO₃ + एसिड स्रोत)

तंत्र:

• 140°C पर माइक्रोकैप्सूल फट जाते हैं, जिससे NaHCO₃ और कार्बनिक अम्ल (जैसे, साइट्रिक एसिड) के बीच प्रतिक्रिया शुरू हो जाती है, जिससे CO₂ निकलता है।
  लाभ:
• CO₂ निष्क्रिय एवं सुरक्षित है; प्रतिक्रिया तापमान नियंत्रणीय है।
  विचारणीय बातें:
• सोडियम आयन Li⁺ परिवहन में बाधा डाल सकते हैं; लिथियम लवण (जैसे, LiHCO₃) या कोटिंग में Na⁺ को स्थिर करने पर विचार करें।
• कमरे के तापमान पर स्थिरता के लिए एनकैप्सुलेशन को अनुकूलित करें।

अन्य संभावित विकल्प

• धातु-कार्बनिक फ्रेमवर्क (एमओएफ):उदाहरण के लिए, ZIF-8 उच्च तापमान पर विघटित होकर गैस मुक्त करता है; मिलानयुक्त अपघटन तापमान वाले MOFs की जांच करें।
• ज़िरकोनियम फॉस्फेट (ZrP):तापीय अपघटन पर एक अवरोधक परत का निर्माण होता है, लेकिन अपघटन तापमान को कम करने के लिए नैनो-आकार की आवश्यकता हो सकती है।

प्रायोगिक अनुशंसाएँ

1. थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (टीजीए):अपघटन तापमान और गैस मुक्ति गुणधर्मों का निर्धारण करें।
2. विद्युत रासायनिक परीक्षण:आयनिक चालकता, अंतरापृष्ठीय प्रतिबाधा और साइक्लिंग प्रदर्शन पर प्रभाव का आकलन करें।
3. ज्वाला मंदता परीक्षण:उदाहरण के लिए, ऊर्ध्वाधर दहन परीक्षण, तापीय संकोचन माप (140°C पर)।

निष्कर्ष

संशोधित फॉस्फोरस-नाइट्रोजन सहक्रियात्मक ज्वाला मंदक (उदाहरणार्थ, लेपित एपीपी + मेलामाइन)इसकी संतुलित ज्वाला मंदता और समायोज्य अपघटन तापमान के कारण, इसे पहले अनुशंसित किया जाता है। यदि NH₃ से बचना आवश्यक है,एज़ो यौगिक प्रणालियाँयामाइक्रोएनकैप्सुलेटेड CO₂-रिलीज़ सिस्टमव्यवहार्य विकल्प हैं। विद्युत-रासायनिक स्थिरता और प्रक्रिया व्यवहार्यता सुनिश्चित करने के लिए चरणबद्ध प्रयोगात्मक सत्यापन की सलाह दी जाती है।

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