氧化鋁（Al2O3）是一種白色晶狀粉末,，是一種無(wú)臭,、無(wú)味,、無(wú)毒的高硬度、耐高溫化合物,，熔點(diǎn)為2054℃,，沸點(diǎn)為2980℃。粒度均勻的超細(xì)氧化鋁粉體材料,，具有多孔性,、高分散性、絕緣性,、耐熱性等特點(diǎn),。高純氧化鋁按純度分類，主要分為4N（純度99.99%）,、4N5（純度99.995%）和5N（純度99.999%）三個(gè)級(jí)別,。5N級(jí)別的高純氧化鋁稱為高純超細(xì)氧化鋁，通常用于鋰離子電池,、催化劑載體,、透明陶瓷等領(lǐng)域。下面,，我們就來(lái)探討高純超細(xì)氧化鋁在鋰離子電池行業(yè)中的應(yīng)用,。

總體上講，高純超細(xì)氧化鋁在鋰離子電池行業(yè)中主要應(yīng)用于陶瓷隔膜涂覆,、電極活性物質(zhì)改性兩個(gè)方面,。
一、高純超細(xì)氧化鋁在鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜中的應(yīng)用

（陶瓷涂覆隔膜結(jié)構(gòu)圖）

陶瓷涂覆隔膜是以PP,，PE或者多層復(fù)合隔膜為基體,，表面涂覆一層2-3um厚度的氧化鋁材料，經(jīng)過(guò)特殊工藝處理,，和基體粘接緊密,，起到耐高溫、絕緣的作用,，從而可以防止動(dòng)力電池因溫度過(guò)高,，隔膜熔化而短路，顯著提高鋰離子電池的耐高溫性能和安全性,。陶瓷涂覆特種隔膜特別適用于動(dòng)力電池,。

隔膜性能決定了電池的內(nèi)阻和界面結(jié)構(gòu)，進(jìn)而決定了電池容量,、安全性能,、充放電密度和循環(huán)性能等特性,。與基膜相比，陶瓷涂覆隔膜具備如下特殊性能：

1,、良好的化學(xué)穩(wěn)定性：氧化鋁涂層可中和電解液中游離的HF,，提升電池耐酸及耐有機(jī)溶劑性能，提高了電池安全性能,；
2,、良好的機(jī)械性能：拉伸強(qiáng)度高，穿刺強(qiáng)度高,，降低了循環(huán)過(guò)程中的機(jī)械微短路,，有效提升循環(huán)壽命；
3,、良好的熱穩(wěn)定性：氧化鋁涂層具有優(yōu)異的耐高溫性,，在180攝氏度以上還能保持隔膜完整形態(tài)熱收縮率低，具有較高的破膜溫度,；
4,、良好的電解液浸潤(rùn)性：與電解液相容性好，吸液率高,，具有良好的吸液及保液能力,。
5、高倍率性：高純超細(xì)氧化鋁在鋰離子電池中可形成固溶體,，提高倍率性和循環(huán)性能,；
6、*的自關(guān)斷特性：保持了聚烯烴隔膜的閉孔特性,，避免熱失控引起安全隱患,；
7、低自放電率：氧化鋁涂層增加微孔曲折度,，自放電低于普通隔膜,；

氧化鋁作為一種無(wú)機(jī)物，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性,、化學(xué)惰性及電解液相溶性,，是鋰離子電池隔膜陶瓷涂層的理想選擇。適用于隔膜涂覆的氧化鋁主要具有以下性能：

1,、顆粒大小適中,，粒徑均勻。隔膜涂覆用氧化鋁粒徑D50一般在0.5um左右,，顆粒均勻,，分散性能、懸浮性能好,。顆粒大小適中,、粒徑均勻的氧化鋁顆粒能很好地粘接到隔膜上,，既耐高溫絕緣，又不會(huì)堵塞隔膜孔,，不影響Li+在正負(fù)極間來(lái)回運(yùn)動(dòng),，從而提高鋰電池的安全性能和使用壽命；

2,、氧化鋁純度高,。隔膜涂覆用氧化鋁不能引入雜質(zhì),，要求純度不低于99.99%,，否則會(huì)影響電池內(nèi)部環(huán)境；

3,、a相氧化鋁晶型結(jié)構(gòu),。α-氧化鋁是所有氧化鋁中穩(wěn)定的物相，具有耐熱性強(qiáng),、成型性好,、晶相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、硬度高,、幾乎沒有催化活性等特點(diǎn),，采用a相氧化鋁生產(chǎn)陶瓷涂覆隔膜，可以保證陶瓷涂覆隔膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,、熱穩(wěn)定性,、對(duì)電解液的相容性及浸潤(rùn)性。

4,、安全環(huán)保,。全無(wú)機(jī)成分，純度高,，無(wú)毒無(wú)害,，綠色環(huán)保，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及環(huán)保要求,。

二,、高純超細(xì)氧化鋁在鋰離子電池活性物質(zhì)改性中的應(yīng)用

鋰離子電池活性物質(zhì)的改性包括摻雜、包覆,、表面氧化,、還原改性幾種方式，高純超細(xì)氧化鋁在鋰離子電池活性物質(zhì)改性中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在包覆和摻雜兩個(gè)方面,。

1,、納米氧化鋁中的鋁離子摻雜到鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）,、磷酸鐵鋰（ LiFePO4）,、鈦酸鋰（Li2TiO3）,、鎳鈷錳酸鋰（NCM）、鎳鈷鋁酸鋰（NCA）等活性物質(zhì)中,，可以提高電池的電壓,，從而提高電池使用的安全性。同時(shí),，鋁離子摻雜可以形成固溶體,，穩(wěn)定晶格結(jié)構(gòu)，提高電池的倍率性能和循環(huán)性能,。

（鎳鈷錳酸鋰包覆氧化鋁后電鏡圖）

2,、用納米氧化鋁對(duì)鈷酸鋰、錳酸鋰,、磷酸鐵鋰,、鈦酸鋰、鎳鈷錳酸鋰,、鎳鈷鋁酸鋰等活性物質(zhì)等活性物質(zhì)進(jìn)行包覆,，形成納米厚度的氧化鋁包覆層，可大幅度減小界面阻抗,，提供額外的電子傳輸通道,，阻止電解液對(duì)電極的侵蝕作用，并且能容納粒子在Li+脫嵌過(guò)程中的體積變化,，防止電極結(jié)構(gòu)的損壞,。包覆層還可以抑制氧的生成和LiPF6的分解，避免活性物質(zhì)與電解液直接接觸,，減少電化學(xué)比容量損失,，從而提高活性物質(zhì)的電化學(xué)比容量，改善其循環(huán)性能,，延長(zhǎng)使用壽命,。相反，過(guò)厚的包覆層則會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)性能的惡化,。實(shí)驗(yàn)表明,，當(dāng)氧化鋁包覆量相對(duì)于LiCoO2的摩爾百分含量為1.5％時(shí)，包覆Al2O3的LiCoO2充放電性能好,。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 楊勤峰,，高虹. 鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的氧化鋁包覆研究.

[2] 張澤波，郭鳴鳳,，楊瑞敏. Li-LiCoO2蓄電池循環(huán)壽命及交流阻抗研究.

[3] 新材料在線. 一張圖看懂氧化鋁在鋰離子電池隔膜上的應(yīng)用.

[4] 陳仕玉. 鋰離子電池安全性添加劑.

[5] 于賓,，焦曉寧. P（VDF-HFP）/Al2O3復(fù)合鋰離子電池隔膜的電化學(xué)性能.

[6] 雷杰，華亮. 動(dòng)力型鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰包覆技術(shù)發(fā)展分析.

[7] 黎永志，王仙,，劉林佩. 高電壓鈷酸鋰的改性及其儲(chǔ)能特性探討.

[8] 百度百科. 氧化鋁.