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勃姆石在锂电池隔膜中的应用有哪些优势?勃姆石在隔膜上应用发展前景如何?

勃姆石在锂电池隔膜中的应用有哪些优势?勃姆石在隔膜上应用发展前景如何?

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  • 来源:
  • 发布时间:2021-04-28
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【概要描述】隔膜是一层薄膜,在充电和放电过程中,却可以防止正极和负极直接反应而发生短路。因此,隔膜既可以有效支撑电池完成”电化学反应“,又可以保证电池安全。

勃姆石在锂电池隔膜中的应用有哪些优势?勃姆石在隔膜上应用发展前景如何?

【概要描述】隔膜是一层薄膜,在充电和放电过程中,却可以防止正极和负极直接反应而发生短路。因此,隔膜既可以有效支撑电池完成”电化学反应“,又可以保证电池安全。

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       由于消费类电池、动力电池和锂电储能三大领域的需求日益增加,因此受市场需求拉动,锂电池中的关键材料之一——锂电隔膜行业也一直处于增速中。目前来说,氧化铝隔膜上的应用更为广泛,但值得注意的是,许多电池企业和研究机构都开始关注“勃姆石”在锂电隔膜中的应用。2021年4月伊维经济研究院研究部总经理、中国电池产业研究院院长吴辉发表了题为《中国锂电池隔膜行业发展现状及趋势研究》的主题演讲,其中介绍2020年中国勃姆石的需求量约为8700吨,未来预计将保持30%以上的复合增长率。究竟勃姆石有哪些优点,让市场对勃姆石的需求呈现快速增长,我们现在就来详细了解一下:

一、勃姆石是什么?

       勃姆石(Boehmite)又称软水铝石,分子式是γ-AlOOH(水合氧化铝),它和主要成分为α-AlO(OH) 的水铝石均是铝土矿的主要组成成分。勃姆石是一种重要的化工原料,具有独特的晶体结构,广泛用于催化剂及载体、造纸填料、无机阻燃剂等多个领域,特别是其作为前驱体可制备在陶瓷、电子、吸附和催化等领域广泛应用的Al2O3,具有广阔的应用前景。

      1925年德国化学家约翰·勃姆(1895-1952)首先发现了γ-AlOOH,认为他是铝土矿的主要组成部分。1927年德拉帕兰特对普罗旺斯地区的莱博的铝土矿进行分析,证实了这一点,并将γ-AlOOH形成的矿石命名为勃姆石。近年来,全球勃姆石产量呈增长趋势,市场规模不断扩大,欧美市场是全球勃姆石最重要的消费区域,亚太市场则以中国和日本为主,澳大利亚和俄罗斯等因国内消费不足,产品以出口为主,是全球重要的勃姆石供给市场。
二、勃姆石作为锂电池隔膜涂覆材料中的应用

 


       “动力电池”主要有四大材料:正极材料、负极材料、隔膜、电解液和其他部件组成。正极材料、负极材料和电解液直接参与电池“电化学反应”过程。电池“电化学反应”过程主要分为充电和放电两个过程:在充电过程中,正极上的电子会跑到负极上。这是,正锂离子Li+进入电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,与负极材料上的电子结合;在放电过程中,负极上的电子跑回正极上,正锂离子Li+”原路反回“,与电子结合。

        虽然隔膜是一层薄膜,在充电和放电过程中,却可以防止正极和负极直接反应而发生短路。因此,隔膜既可以有效支撑电池完成”电化学反应“,又可以保证电池安全。

三、勃姆石在锂电池隔膜中的优势有哪些?

       由于隔膜主要原材料聚乙烯(PP)和聚丙烯(PE)对温度要求比较高。温度过高时,隔膜会发生严重的热收缩,导致电池的正负电极接触而出现短路,最终引发事故。然而,新能源汽车的电池长期处于高温、高振动的环境下,电池发热情况会经常出现。为了提高隔膜的“热稳定性”,“涂覆技术”逐渐被应用于电池生产。隔膜表面涂上“涂覆材料”,这种方式不仅提高“拉伸强度”和“透气速率”,还大幅提高隔膜的“热稳定性”,从而提高电池的安全性。因此,“涂覆材料”很大程度上影响了“隔膜”性能。

因为“勃姆石”和“氧化铝”这两款材料优势明显,既可提升隔膜的“热稳定性”,还可以保证隔膜的正常工作。因而以“勃姆石”和“氧化铝”为主要涂覆材料的隔膜深受下游客户欢迎,且已形成产业化应用。现阶段,“氧化铝”在隔膜上应用更为广泛。

中超股份勃姆石 ZCM-01   

 

中超股份勃姆石 ZCM-02F扫描电镜 

 

中超股份勃姆石ZCM-003

1、电流过大时,能够阻断电流。PP/PE材料的锂电池隔膜是通孔,当电流过大时,很容易造成穿孔现象,进而造成锂电池燃烧或者爆炸,而用高纯氧化铝或勃姆石作为涂层材料与粘合剂一起使用涂覆在PP/PE材料表面可以起到调孔的作用,这是因为高纯氧化铝和勃姆石为板状晶体结构,当电流过大时,材料发热,进而板状晶体结构的高纯氧化铝或勃姆石涂层材料就会体积膨胀,就会闭合锂电池隔膜上的电流传导孔,从而起到阻断电流的作用,当温度降下来时,材料体积会收缩,这时隔膜上的电流传导孔就会重新打开,利用该材料特殊的物理和化学性能,可以大大提高锂电池的安全性能,从而为大功率锂电池高能量安度且安全可靠充放电提供了可能。

2、高纯氧化铝或勃姆石材料还具有非常优良的导热性能,电池温度过高里,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。
3、高纯氧化铝或勃姆石材料还具有优良的阻燃性,这是因为高纯氧化铝或勃姆石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。

       目前氧化铝在隔膜上的应用更为广泛,但氧化铝的硬度较大,因此在切割和涂覆过程中,对机械的磨损大,在成本上相对于勃姆石来说也高一些,且勃姆石的耐热温度更高,与有机物的相容性也更好,硬度低可减少对机械的磨损,因此从性价比上就更高一些。

       洛阳中超新材料股份有限公司是一家集新材料研发、生产与销售的国家高新技术企业,致力于新材料的研究与攻关。公司生产的勃姆石系列产品是根据市场需求自主研发的一款系列产品,该产品呈片状或块状结构,并具有纯度高、粒度分布窄、分散性好、批次稳定性好等特点。

       

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