Disenyo ng Formula para sa MCA at Aluminum Hypophosphite (AHP) sa Separator Coating para sa Flame Retardancy

Disenyo ng Formula para sa MCA at Aluminum Hypophosphite (AHP) sa Separator Coating para sa Flame Retardancy

Batay sa mga tukoy na kinakailangan ng gumagamit para sa mga coatings ng separator na nagbabaga sa apoy, ang mga katangian ngMelamine Cyanurate (MCA)atAluminum Hypophosphite (AHP)ay sinusuri tulad ng sumusunod:

1. Pagkatugma sa Slurry Systems

• MCA:
• Mga sistemang may tubig:Nangangailangan ng pagbabago sa ibabaw (hal., silane coupling agent o surfactants) upang mapabuti ang dispersibility; kung hindi, maaaring mangyari ang agglomeration.
• Mga sistema ng NMP:Maaaring magpakita ng bahagyang pamamaga sa mga polar solvent (inirerekomenda: subukan ang rate ng pamamaga pagkatapos ng 7-araw na paglulubog).
• AHP:
• Mga sistemang may tubig:Magandang dispersibility, ngunit dapat kontrolin ang pH (maaaring maging sanhi ng hydrolysis ang mga acidic na kondisyon).
• Mga sistema ng NMP:Mataas na katatagan ng kemikal na may kaunting panganib sa pamamaga.
  Konklusyon:Ang AHP ay nagpapakita ng mas mahusay na compatibility, habang ang MCA ay nangangailangan ng pagbabago.

2. Laki ng Particle at Pagsasaayos ng Proseso ng Patong

• MCA:
• Orihinal na D50: ~1–2 μm; nangangailangan ng paggiling (hal., paggiling ng buhangin) upang bawasan ang laki ng butil, ngunit maaaring makapinsala sa patong-patong na istraktura nito, na makakaapekto sa kahusayan ng apoy-retardant.
• Dapat ma-verify ang pagkakapareho pagkatapos ng paggiling (pagmamasid sa SEM).
• AHP:
• Orihinal na D50: Karaniwang ≤5 μm; nakakamit ang paggiling hanggang D50 0.5 μm/D90 1 μm (maaaring magdulot ng slurry viscosity spike ang sobrang paggiling).
  Konklusyon:Ang MCA ay may mas mahusay na kakayahang umangkop sa laki ng butil na may mas mababang panganib sa proseso.

3. Pagdirikit at Paglaban sa Abrasion

• MCA:
• Ang mababang polarity ay humahantong sa mahinang pagdirikit sa PE/PP separator films; nangangailangan ng 5–10% acrylic-based na mga binder (hal., PVDF-HFP).
• Ang mataas na friction coefficient ay maaaring mangailangan ng pagdaragdag ng 0.5–1% nano-SiO₂ upang mapabuti ang wear resistance.
• AHP:
• Ang mga pangkat ng hydroxyl sa ibabaw ay bumubuo ng mga bono ng hydrogen na may separator, na nagpapabuti sa pagdirikit, ngunit kailangan pa rin ng 3-5% polyurethane binder.
• Ang mas mataas na tigas (Mohs ~3) ay maaaring magdulot ng pagdanak ng microparticle sa ilalim ng matagal na friction (nangangailangan ng cyclic testing).
  Konklusyon:Nag-aalok ang AHP ng mas mahusay na pangkalahatang pagganap ngunit nangangailangan ng pag-optimize ng binder.

4. Thermal Stability at Decomposition Properties

• MCA:
• Temperatura ng pagkabulok: 260–310°C; hindi makabuo ng gas sa 120–150°C, na posibleng mabigong sugpuin ang thermal runaway.
• AHP:
• Temperatura ng agnas: 280–310°C, hindi rin sapat para sa pagbuo ng mababang temperatura.
  Pangunahing Isyu:Parehong nabubulok sa itaas ng target na hanay (120–150°C).Mga solusyon:
• Ipakilala ang mga synergist na mababa ang temperatura (hal., microencapsulated red phosphorus, hanay ng decomposition: 150–200°C) o binagong ammonium polyphosphate (APP, pinahiran para ayusin ang decomposition sa 140–180°C).
• Disenyo anMCA/APP composite (6:4 ratio)para magamit ang low-temperature na pagbuo ng gas ng APP + ang gas-phase flame inhibition ng MCA.

5. Electrochemical at Corrosion Resistance

• MCA:
• Electrochemically inert, ngunit ang natitirang libreng melamine (purity ≥99.5% kinakailangan) ay maaaring mag-catalyze ng electrolyte decomposition.
• AHP:
• Ang mga acidic na impurities (hal., H₃PO₂) ay dapat mabawasan (ICP test: metal ions ≤10 ppm) upang maiwasan ang pagpapabilis ng LiPF₆ hydrolysis.
  Konklusyon:Parehong nangangailangan ng mataas na kadalisayan (≥99%), ngunit mas madaling linisin ang MCA.

Komprehensibong Solusyon na Panukala

1. Pangunahing Flame Retardant Selection:

• Mas gusto:AHP (balanseng dispersibility/adhesion) + low-temperature synergist (hal, 5% microencapsulated red phosphorus).
• Alternatibo:Binagong MCA (carboxyl-grafted para sa aqueous dispersion) + APP synergist.

1. Pag-optimize ng Proseso:

• Formula ng slurry:AHP (90%) + polyurethane binder (7%) + wetting agent (BYK-346, 0.5%) + defoamer (2%).
• Mga parameter ng paggiling:Sand mill na may 0.3 mm ZrO₂ beads, 2000 rpm, 2 h (target D90 ≤1 μm).

1. Mga Pagsusuri sa Pagpapatunay:

• Thermal decomposition:TGA (pagbaba ng timbang <1% sa 120°C/2h; gas output sa 150°C/30min sa pamamagitan ng GC-MS).
• Katatagan ng electrochemical:Pagmamasid sa SEM pagkatapos ng 30 araw na paglulubog sa 1M LiPF₆ EC/DMC sa 60°C.

Pangwakas na Rekomendasyon

Wala sa MCA o AHP lamang ang nakakatugon sa lahat ng kinakailangan. Ahybrid na sistemaay pinapayuhan:

• AHP (matrix)+microencapsulated red phosphorus (mababang temperatura na gas generator)+nano-SiO₂(paglaban sa abrasion).
• Ipares sa isang high-adhesion aqueous resin (hal., acrylic-epoxy composite emulsion) at i-optimize ang pagbabago sa ibabaw para sa laki ng particle/dispersion stability.
  Karagdagang pagsubokay kinakailangan upang mapatunayan ang thermal-electrochemical synergy.