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8条优势能不能使勃姆石击溃高纯氧化铝,成为锂电隔膜的独宠

原标题:8条优势能不能使勃姆石击溃高纯氧化铝,成为锂电隔膜的独宠

有这么个普遍现象,小朋友在10岁前,年龄大的小朋友普遍比年龄小的小朋友个子高,但随着时间的推移,一部分年龄小的小朋友最终会超过比他年龄大的人,对这部分小朋友来说,这并不是什么你追我赶的励志剧情,而是自他们出生之日起凭借基因就注定了的。

在社会的各行各业,旧的东西被超越、取代,并不是它们没用,而是取代它们的东西凭借自身独有的属性可能更适合这个位置。当然了,也不乏很多东西一直很坚挺,陪伴人类很多年。

在材料行业更是如此,一种材料被研制出来,可能还没来得及实现产业化就面临另一种新材料的威胁。

就像高纯氧化铝作为锂电隔膜无机涂覆材料的扛把子,不曾想半路杀出个勃姆石要来分一杯羹,勃姆石取代高纯氧化铝是大势所趋还是说说而已呢?我们先来看一下这两者在锂电隔膜领域中的应用特性吧。

锂电隔膜

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液以及封装材料等五部分组成。隔膜是锂离子电池四大材料中技术壁垒最高的部分,其成本占比仅次于正极材料,约为10%~14%,在一些高端电池中隔膜成本占比甚至达到20%。

8条优势能不能使勃姆石击溃高纯氧化铝,成为锂电隔膜的独宠

(锂电池工作示意图)

隔膜在电池中主要有两方面作用,一是隔开电池正负极,避免正负极材料直接接触,防止内部短路;二是作为锂离子的迁移通道,保证锂离子能在正负极之间自由移动。

作为锂离子电池工作体系的安全保障,由于其电解液为强极性的有机溶剂且电池电压高,因此除了应具有机械隔离和电子绝缘的性能外,还应该具有以下特点:(1)有一定的孔径和孔隙率以保证锂离子很好的透过性;(2)有足够的化学和电化学稳定性;(3)厚度无限小但兼顾良好的机械强度,包括穿刺强度、拉伸强度等;(4)平整性和空间稳定性好;(5)热稳定性好,异常情况下自动断电。

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目前,常用的动力锂离子电池隔膜,因孔隙率低、吸液性差、不耐高温、孔径尺寸与均一性较难控制等因素,影响了电池性能的发挥。为满足新一代动力锂电池的技术要求(如安全、寿命长、电池结构多样性等),开发了陶瓷涂覆隔膜和聚合物涂覆隔膜。陶瓷涂覆材料可以提高聚烯烃隔膜的热稳定性、浸润性、吸液性等,从而改善锂离子电池安全性以及提高电池的循环寿命。

氧化铝隔膜

氧化铝是一种高硬度的化合物,熔点为2054℃,沸点为2980℃,在高温下可电离的离子晶体。氧化铝作为一种无机物,具有很高的热稳定性及化学惰性,是电池隔膜陶瓷涂层的很好选择。

优点:

1、循环寿命长。降低了循环过程中的机械微短路,有效提升循环寿命。

2、高倍率性。高纯纳米氧化铝在锂电池中可形成固溶体,提高倍率性和循环性能。

3、高纯纳米氧化铝还具有非常优良的导热性能。电池温度过高时,这种材料可以很好地进行热量传导,从而解决了PP/PE材料导热性差的问题。

4、良好浸润性。高纯纳米氧化铝粉末具有良好的吸液及保液能力。

5、高纯纳米氧化铝材料还具有优良的阻燃性。这是因为氧化铝材料本身就是非常优良的阻燃剂,即使因为温度过高,达到燃烧零界点,该材料的良好的阻燃性能会阻止大范围的燃烧甚至爆炸。

6、电流过大时,能够阻断电流。随着锂离子电池容量的不断提高,内部蓄积的能量越来越大,内部温度会提高,有可能出现温度过高使负极隔膜被融化而造成短路。

勃姆石隔膜

勃姆石,亦称一水软铝石(水合氧化铝),分子式为γ-AlOOH,是铝土矿主要组成部分,1925年由德国化学家约翰·勃姆首先发现,1927年起将以γ-AlOOH形成的矿石命名为勃姆石。

纯勃姆石为白色,正双轴晶体,属于正交晶系中的双锥点群。莫氏硬度3-3.5,比重为3-3.07。勃姆石(AlOOH)是γ-Al 2 O 3 的前驱体,以其独特的化学、光学、力学性质在陶瓷材料、复合材料、表面防护层材料、光学材料、催化剂及载体材料、半导体材料及涂料等领域得到普遍的应用。

勃姆石和高纯氧化铝的对比pk

勃姆石除了能够满足锂电电池对隔膜的要求外,通过与氧化铝的对比还有以下优势:

1,勃姆石的硬度低,在切割和涂覆过程中,对机械的磨损小,能够降低设备磨损和异物带入风险的同时,在成本上相对于高纯氧化铝来说更低。

2、勃姆石具有耐热温度高,与有机物相容性好。

3、勃姆石比重小,同样重量比高纯氧化铝多涂覆25%的面积。

4、涂覆平整度高、内阻小。

5、低能耗、生产过程对环境更加友好。

6、勃姆石的吸水率仅是高纯氧化铝的一半。

7、勃姆石的制备更为简单,不像高纯氧化铝那样要经历煅烧、粉碎、分级等一系列复杂过程。

8、勃姆石材料的更换对隔膜企业和电池企业没有设备及工艺更换的门槛,且对隔膜企业设备的损伤较小,隔膜企业也倾向于配合电池企业加快勃姆石材料验证及产品验证。

总结

随着勃姆石在锂电隔膜上的应用被不断开发,部分氧化铝材料企业对勃姆石材料的来势汹汹感到担心。从竞争优势及成本优势而言,勃姆石优势明显,勃姆石会加速争抢高纯氧化铝材料的市场份额,但由于存量市场的存在,短时间内不会完全代替。

参考来源:

[1]夏清华.锂离子电池新型隔膜技术及市场

[2]杨铃.锂离子电池隔膜的国内外研究技术进展

[3]电池中国网、钜大锂电、维科·锂电、高工锂电网

2020全国石英大会暨展览会

2020 National Quartz Congress & Exhibition

从2017年首届 “石英精细加工及应用技术交流会”举办,到2019年升级为“2019全国石英大会”,由中国粉体网举办的石英产业链专题大会已成功召开3届,汇聚了国内外众多从事石英矿产加工的企业参与,是石英行业特别受关注的行业会议。

随着疫情逐步得到控制,下半年生产秩序将逐步恢复,应行业专家及广大新老客户要求,“2020全国石英大会”定于2020年11月26-27日在安徽蚌埠南山豪生大酒店举办,大会组委会力争在规模和交流效果上实现更大的提升,更好地通过这个平台助推石英行业发展。

本次大会以“高效利用,高端突破”为主题,希望与行业同仁从原矿分析,市场定位,尾矿处理等多个方面,探讨石英矿石资源如何实现价值最大化,从前沿技术出发,探讨高纯石英、电子级硅微粉、球形硅微粉等高端产品的发展前景。大会热诚欢迎国内石英业界专家学者、企业代表、技术人员积极参会。

会务组

联系人:宋先生

Emailsong.chunxin@163.com

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