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锂电池涂覆材料:勃姆石VS氧化铝

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锂电池涂覆材料:勃姆石VS氧化铝

中国粉体网讯
隔膜是锂离子电池的四大主要部件之一,在锂离子电池中起到隔离正负极、防止正负极接触短路和给锂离子提供通道允许锂离子通过的作用。目前为了更好的匹配动力电池的安全和性能要求,涂层隔膜运用于动力电池中已逐渐成为主流。 锂电池涂覆材料种类介绍 当前市场上涂覆材料种类主要分为无机涂覆、有机涂覆、有机+无机涂覆三种方式。

涂覆材料种类介绍 以勃姆石、氧化铝为主要涂覆材料的无机涂覆较以聚偏氟乙烯(PVDF)、芳纶为代表的有机涂覆和有机无机混合涂覆技术更加成熟。无机涂覆隔膜的可拉伸强度和热收缩率更好,下游客户已形成产业化应用。根据研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布的《中国锂离子电池隔膜行业白皮书(2020年)》,2019年中国锂电池涂覆材料出货量为1.55万吨,其中无机涂覆材料出货1.4万吨,占比达90.32%,有机涂覆材料、有机和无机结合的涂覆材料占比不到10%。

勃姆石 勃姆石(AlOOH)在焙烧中能够保持原有的介观形貌,因此可作为制备不同形貌纳米氧化铝的前驱体。除此之外,AlOOH还可用作陶瓷材料、催化剂及载体材料、锂电池隔膜涂层以及光学材料等。 作为锂电池涂覆材料,勃姆石主要用于锂电池电芯隔膜和极片的涂覆。涂覆在锂电池电芯隔膜上能够提高隔膜的耐热性,增强隔膜的抗刺穿性,提高锂电池的安全性能;涂覆在锂电池的极片中,可避免正极材料极片分切过程中产生的毛刺刺穿隔膜,提高锂电池的安全性能,改良电池生产工艺,提高能量密度。此外,受益于磁性异物含量低、吸水率低、比重低、莫氏硬度低的特点,勃姆石还能有助于改善电池的倍率性能和循环性能,提升电芯的良品率,并减少电池在使用过程中的自放电,是提升锂电池安全可靠性的重要材料。

氧化铝 氧化铝在自然界中含量丰富,具有优异的化学惰性、热稳定性和机械性能

作为锂电池隔膜陶瓷涂层其具有如下优势:

1 氧化铝涂层具有耐高温性,在180℃可以保持隔膜完整形态;

2 氧化铝涂层可以中和电解液中游离的HF,提升电池的耐酸性和安全性能;

3 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

4 纳米氧化铝粉末具有良好的润湿性,有一定的吸液及保液能力;

5 氧化铝涂层可以增加微孔曲折度,自放电低于普通隔膜。 勃姆石在无机涂覆材料中的使用渗透率有望持续提升 相比于高纯氧化铝,

AlOOH作为锂电池隔膜陶瓷涂层具有如下优势:

1 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的风险;

2 耐热温度高,与有机物相容性好;

3 密度小,相同质量的AlOOH比高纯Al2O3多涂覆25%的面积;

4 涂覆平整度高、内阻小;

5 能耗低,生产过程对环境更加友好;

6 制备过程更为简单,生产成本低。

近年来,AlOOH开始逐渐取代氧化铝成为新型的锂电池隔膜商用改性粉体。勃姆石在无机涂覆材料应用中的占比逐渐提升。据统计,2019年勃姆石占无机涂覆膜用量的比例为44%,较2016年增长30%,预计2025年勃姆石占无机涂覆膜用量的比例为75%。 中国无机涂覆膜用量及勃姆石膜占比(亿平方米)

小结 在隔膜表面涂覆一层陶瓷,利用陶瓷材料良好的热稳定性、较高的机械强度、丰富的孔结构和良好的电解液浸润性,可提升锂离子电池的安全性、改善锂离子电池的电化学性能。受益于下游新能源汽车需求的持续增长以及勃姆石在锂电池电芯隔膜涂覆的渗透率提升,勃姆石市场空间将呈放大趋势

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