电池隔膜涂层的阻燃分析和推荐

电池隔膜涂层的阻燃分析和推荐

客户做电池隔膜，隔膜表面可以涂涂层，常规的就是氧化铝加一点点粘结剂。现在想用其他阻燃剂来替代氧化铝，要求是140度可以起到阻燃效果 比方说分解出惰性气体。以及要求电化学性质稳定。根据客户需求，寻找替代氧化铝的阻燃剂需满足以下条件：在140℃下分解产生惰性气体、电化学稳定、与电池组件兼容。以下为推荐的阻燃剂选项及其分析：

一、推荐阻燃剂及分析

1、磷氮协效阻燃剂（如改性聚磷酸铵 APP + 三聚氰胺）

机理：通过酸源（APP）与气源（三聚氰胺）协同作用，释放NH₃和N₂，稀释氧气并形成炭层阻隔火焰。

优势：

磷氮协效可降低分解温度（通过纳米化或复配调整至140℃附近）。

分解产物中的N₂为惰性气体，NH₃需评估其对电解液（LiPF₆）的影响。

注意事项：

需验证APP在电解液中的稳定性，避免水解生成磷酸和NH₃，可能需包覆处理（如二氧化硅包覆）。

实验验证电化学兼容性（如循环伏安测试）。

2、氮基阻燃剂（如偶氮化合物复配体系）

候选材料：偶氮二甲酰胺（ADCA）与活化剂（如氧化锌）复配。

机理：分解温度可通过活化剂调整至140~150℃，释放N₂、CO₂。

优势：N₂为理想惰性气体，对电池无害。

注意事项：

需控制分解副产物（如CO、NH₃）的生成量。

包覆技术（如微胶囊化）可精准控制分解温度。

3、碳酸盐/酸热反应体系（如微胶囊化碳酸氢钠+酸源）

机理：通过微胶囊包裹碳酸氢钠与有机酸（如柠檬酸），140℃时胶囊破裂，反应释放CO₂。

优势：CO₂惰性且安全，反应温度可控。

注意事项：

钠离子可能影响锂离子传输，建议使用锂盐（如碳酸氢锂）或固定钠离子于涂层中。

需优化包覆材料确保常温稳定性。

二、其他潜在选项

金属有机框架（MOFs）：如ZIF-8在高温下分解释放气体，需筛选分解温度匹配的MOFs。

磷酸锆（ZrP）：层状结构高温坍塌形成阻隔层，但分解温度可能偏高，需纳米化处理。

三、实验建议

1. 热重分析（TGA）：测定候选阻燃剂的分解温度及气体释放特性。
2. 电化学测试：评估阻燃剂对离子电导率、界面阻抗及循环性能的影响。
3. 阻燃性能测试：如垂直燃烧测试、热收缩率测定（140℃下隔膜尺寸稳定性）。

四、结论

推荐优先尝试 改性磷氮协效阻燃剂（如包覆APP+三聚氰胺），其平衡了阻燃效率与分解温度可控性。若需完全避免NH₃，可探索 偶氮化合物复配体系 或 微胶囊化CO₂释放体系。建议分阶段实验验证，确保电化学稳定性与工艺可行性。