氧(yang)(yang)(yang)化鋁(lv)(lv)(lv)（Al2O3）是一(yi)(yi)種白色晶狀粉(fen)末，是一(yi)(yi)種無臭、無味、無毒(du)的高(gao)(gao)(gao)(gao)硬度(du)、耐高(gao)(gao)(gao)(gao)溫化合物，熔(rong)點為(wei)(wei)(wei)2054℃，沸點為(wei)(wei)(wei)2980℃。粒度(du)均(jun)勻(yun)的超(chao)細氧(yang)(yang)(yang)化鋁(lv)(lv)(lv)粉(fen)體(ti)(ti)材料，具有多孔性(xing)(xing)、高(gao)(gao)(gao)(gao)分散性(xing)(xing)、絕緣性(xing)(xing)、耐熱性(xing)(xing)等(deng)特點。高(gao)(gao)(gao)(gao)純(chun)(chun)氧(yang)(yang)(yang)化鋁(lv)(lv)(lv)按純(chun)(chun)度(du)分類，主要(yao)分為(wei)(wei)(wei)4N（純(chun)(chun)度(du)99.99%）、4N5（純(chun)(chun)度(du)99.995%）和5N（純(chun)(chun)度(du)99.999%）三個級別。5N級別的高(gao)(gao)(gao)(gao)純(chun)(chun)氧(yang)(yang)(yang)化鋁(lv)(lv)(lv)稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)高(gao)(gao)(gao)(gao)純(chun)(chun)超(chao)細氧(yang)(yang)(yang)化鋁(lv)(lv)(lv)，通常(chang)用于鋰(li)(li)離子(zi)(zi)電(dian)池、催化劑載體(ti)(ti)、透明陶瓷(ci)等(deng)領(ling)域。下面，我(wo)們就來(lai)探(tan)討高(gao)(gao)(gao)(gao)純(chun)(chun)超(chao)細氧(yang)(yang)(yang)化鋁(lv)(lv)(lv)在鋰(li)(li)離子(zi)(zi)電(dian)池行業中的應用。

　　總體上講，高純超細氧化(hua)鋁在鋰(li)離子電池行業中主要應用于陶瓷隔膜涂覆、電極活(huo)性物(wu)質(zhi)改性兩個方面。

　　一(yi)、高純超細氧化鋁在鋰離子電池陶瓷(ci)涂覆隔膜中的(de)應用

（陶瓷涂覆隔膜結構圖）

　　陶瓷涂(tu)覆(fu)隔膜是以(yi)PP，PE或者多層復合隔膜為基體，表面涂(tu)覆(fu)一層2-3um厚度的(de)氧(yang)化鋁材料(liao)，經過特(te)(te)殊工藝處理(li)，和基體粘接緊(jin)密(mi)，起到耐高(gao)溫(wen)、絕緣(yuan)的(de)作用，從而可以(yi)防止動力電(dian)池因溫(wen)度過高(gao)，隔膜熔(rong)化而短(duan)路，顯著提高(gao)鋰離(li)子電(dian)池的(de)耐高(gao)溫(wen)性能和安全性。陶瓷涂(tu)覆(fu)特(te)(te)種隔膜特(te)(te)別適(shi)用于動力電(dian)池。

　　隔膜性能(neng)(neng)決定了電(dian)池的內阻和界面結構(gou)，進而(er)決定了電(dian)池容量、安全(quan)性能(neng)(neng)、充放(fang)電(dian)密(mi)度和循環性能(neng)(neng)等特(te)性。與基膜相比，陶瓷涂覆隔膜具備(bei)如下特(te)殊性能(neng)(neng)：

　　1、良好(hao)的化學穩定(ding)性：氧化鋁涂層可中(zhong)和電解液中(zhong)游(you)離的HF，提升電池耐酸及(ji)耐有機(ji)溶(rong)劑性能(neng)，提高了(le)電池安全性能(neng)；

　　2、良好的(de)機(ji)械性能(neng)：拉伸強度(du)高，穿刺(ci)強度(du)高，降低了循環過程中的(de)機(ji)械微短路，有效提(ti)升循環壽命；

　　3、良好的(de)(de)熱穩定(ding)性(xing)：氧化鋁涂(tu)層具有優異的(de)(de)耐高(gao)溫性(xing)，在180攝氏度以上還能保持隔膜完整形態熱收縮率低(di)，具有較高(gao)的(de)(de)破膜溫度；

　　4、良好(hao)的電解液浸潤性(xing)：與電解液相容性(xing)好(hao)，吸(xi)液率高，具有良好(hao)的吸(xi)液及(ji)保液能力(li)。

　　5、高倍率性(xing)：高純超細氧化(hua)鋁(lv)在鋰離子(zi)電池中可形成固溶體，提高倍率性(xing)和循(xun)環(huan)性(xing)能；

　　6、獨(du)特(te)的自關斷(duan)特(te)性：保(bao)持了聚烯(xi)烴(jing)隔膜的閉孔特(te)性，避免熱失控引起安全(quan)隱患(huan)；

　　7、低自放電(dian)率：氧化鋁涂層(ceng)增(zeng)加微(wei)孔曲折度，自放電(dian)低于普通隔膜(mo)；

　　氧(yang)化鋁作為一種無機(ji)物，具(ju)(ju)有優良的(de)熱穩定(ding)性、化學惰性及(ji)電(dian)解液(ye)相溶性，是鋰離子電(dian)池隔(ge)膜陶瓷(ci)涂(tu)層的(de)理(li)想選擇(ze)。適用于隔(ge)膜涂(tu)覆的(de)氧(yang)化鋁主要具(ju)(ju)有以下性能：

　　1、顆粒(li)大小(xiao)適(shi)中，粒(li)徑(jing)均(jun)(jun)勻。隔膜(mo)涂(tu)覆用氧化鋁粒(li)徑(jing)D50一(yi)般(ban)在(zai)0.5um左右，顆粒(li)均(jun)(jun)勻，分散性(xing)能、懸浮(fu)性(xing)能好(hao)。顆粒(li)大小(xiao)適(shi)中、粒(li)徑(jing)均(jun)(jun)勻的(de)氧化鋁顆粒(li)能很好(hao)地粘接到隔膜(mo)上，既耐(nai)高溫絕緣，又不(bu)會堵塞(sai)隔膜(mo)孔(kong)，不(bu)影響Li+在(zai)正(zheng)負極間來回(hui)運動(dong)，從而(er)提高鋰(li)電池(chi)的(de)安全(quan)性(xing)能和(he)使用壽命；

　　2、氧化(hua)鋁純(chun)度高(gao)。隔膜涂覆用氧化(hua)鋁不能引入雜質，要求純(chun)度不低于(yu)99.99%，否(fou)則會影響電池(chi)內部環境；

　　3、a相氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)晶型結(jie)構。α-氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)是所有氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)中(zhong)最穩(wen)(wen)(wen)定的(de)物相，具有耐(nai)熱(re)性(xing)強、成型性(xing)好、晶相結(jie)構穩(wen)(wen)(wen)定、硬度(du)高、幾乎沒(mei)有催化(hua)(hua)活性(xing)等特點，采用a相氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)生(sheng)產(chan)陶(tao)瓷涂覆隔(ge)膜(mo)，可以保證陶(tao)瓷涂覆隔(ge)膜(mo)具有良(liang)好的(de)化(hua)(hua)學穩(wen)(wen)(wen)定性(xing)、熱(re)穩(wen)(wen)(wen)定性(xing)、對電(dian)解液的(de)相容性(xing)及浸潤性(xing)。

　　4、安全(quan)(quan)環保(bao)。全(quan)(quan)無(wu)機(ji)成分，純度(du)高(gao)，無(wu)毒(du)無(wu)害，綠色環保(bao)，符合國(guo)家標準以及國(guo)際環保(bao)要求。

　　二、高純超細氧(yang)化鋁(lv)在(zai)鋰離子電池活性物質改(gai)性中(zhong)的應用

　　鋰離(li)子電(dian)池(chi)活性(xing)物質(zhi)的(de)改(gai)性(xing)包(bao)括(kuo)摻雜、包(bao)覆(fu)、表(biao)面氧化(hua)、還(huan)原改(gai)性(xing)幾種(zhong)方式，高(gao)純超細(xi)氧化(hua)鋁(lv)在鋰離(li)子電(dian)池(chi)活性(xing)物質(zhi)改(gai)性(xing)中(zhong)的(de)應用主(zhu)要表(biao)現在包(bao)覆(fu)和摻雜兩個方面。

　　1、納米氧化鋁中(zhong)的鋁離子摻雜到鈷(gu)酸(suan)鋰（LiCoO2）、錳酸(suan)鋰（LiMn2O4）、磷酸(suan)鐵鋰（ LiFePO4）、鈦酸(suan)鋰（Li2TiO3）、鎳(nie)鈷(gu)錳酸(suan)鋰（NCM）、鎳(nie)鈷(gu)鋁酸(suan)鋰（NCA）等活(huo)性(xing)物質中(zhong)，可(ke)以提高電池(chi)的電壓，從而提高電池(chi)使(shi)用(yong)的安(an)全性(xing)。同時，鋁離子摻雜可(ke)以形成固溶體，穩定晶格結構，提高電池(chi)的倍率性(xing)能和循環性(xing)能。

（鎳鈷錳酸(suan)鋰包覆(fu)氧化鋁后電鏡(jing)圖）

　　2、用納(na)米(mi)氧化(hua)鋁對(dui)鈷酸(suan)(suan)(suan)鋰(li)、錳酸(suan)(suan)(suan)鋰(li)、磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)鐵鋰(li)、鈦酸(suan)(suan)(suan)鋰(li)、鎳鈷錳酸(suan)(suan)(suan)鋰(li)、鎳鈷鋁酸(suan)(suan)(suan)鋰(li)等活(huo)性(xing)物(wu)質等活(huo)性(xing)物(wu)質進行包(bao)覆(fu)，形成納(na)米(mi)厚度的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)鋁包(bao)覆(fu)層，可大幅(fu)度減(jian)小界(jie)面阻抗，提供額外的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子傳輸通道，阻止電(dian)(dian)(dian)(dian)解液對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)極的(de)(de)(de)(de)(de)侵蝕作用，并且(qie)能容(rong)(rong)納(na)粒子在(zai)Li+脫嵌過(guo)程中的(de)(de)(de)(de)(de)體積變化(hua)，防止電(dian)(dian)(dian)(dian)極結構的(de)(de)(de)(de)(de)損(sun)(sun)壞(huai)。包(bao)覆(fu)層還(huan)可以抑制氧的(de)(de)(de)(de)(de)生成和LiPF6的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)解，避免(mian)活(huo)性(xing)物(wu)質與電(dian)(dian)(dian)(dian)解液直接接觸，減(jian)少電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)比容(rong)(rong)量(liang)(liang)損(sun)(sun)失，從而提高活(huo)性(xing)物(wu)質的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)比容(rong)(rong)量(liang)(liang)，改(gai)善其循環(huan)性(xing)能，延(yan)長使用壽命。相反，過(guo)厚的(de)(de)(de)(de)(de)包(bao)覆(fu)層則(ze)會(hui)導致電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)惡化(hua)。實驗表明，當氧化(hua)鋁包(bao)覆(fu)量(liang)(liang)相對(dui)于LiCoO2的(de)(de)(de)(de)(de)摩爾(er)百(bai)分(fen)含量(liang)(liang)為1.5％時，包(bao)覆(fu)Al2O3的(de)(de)(de)(de)(de)LiCoO2充(chong)放電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)能最好。

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