本發(fā)明涉及電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鋁及其制備方法，更確切地說(shuō)，是一種適用于鋰電池隔膜涂布用氧化鋁及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)由于能源消耗及環(huán)境污染問題的出現(xiàn)，大容量鋰離子電池已作為主要?jiǎng)恿﹄娫炊鴱V泛應(yīng)用在純電池及混合動(dòng)力汽車上，并將在人造衛(wèi)星、航空航天和儲(chǔ)能方面得到應(yīng)用。

根據(jù)中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，純電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力車，2030年新能源汽車保有量大于8000萬(wàn)輛，當(dāng)年新能源汽車銷售量站汽車總銷售量的40％-50％。隨著新能源汽車銷量增長(zhǎng)，車用電池作為核心零部件也得到快速增長(zhǎng)。

鋰電池電池隔膜與電解液、正極材料、負(fù)極材料一起，是構(gòu)成鋰離子電池的重要組成部分。

當(dāng)前使用的電池隔膜多為聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)微孔膜，高溫下隔膜的熱收縮引起正負(fù)極片接觸，帶來(lái)局部迅速放熱，以至于巨大的安全隱患。同時(shí)聚烯烴類隔膜對(duì)極性電解液的浸潤(rùn)性較差、離子電導(dǎo)率、耐穿刺性能較差，這些缺陷已成為鋰電池高性能化過程中亟待克服的困難。

鋰電池隔膜經(jīng)過陶瓷涂覆后，首先是提高了隔膜的熱穩(wěn)定性，在高溫180℃形體保持仍然良好，可避免隔膜收縮造成內(nèi)部短路，使電池安全性顯著提升；其次是提高了隔膜對(duì)電解液的浸潤(rùn)性，有利于電池內(nèi)阻降低、放電功率提升；再有就是阻止或降低隔膜氧化，有利于配合高電壓正極的操作以及延長(zhǎng)電池循環(huán)壽命。氧化鋁陶瓷粉作為一種無(wú)機(jī)物，具有很高的熱穩(wěn)定性及化學(xué)惰性，是電池隔膜陶瓷涂層的很好選擇。經(jīng)過特殊工藝處理，和基體粘接緊密。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。

當(dāng)前的目標(biāo)主要集中于提升隔膜的安全性及離子電導(dǎo)率。安全性的提升，主要依賴于熱穩(wěn)定性的提高，而離子電導(dǎo)率的提高，則依賴于隔膜對(duì)電解液潤(rùn)濕性能的提升，可通過表面改性、涂覆、開發(fā)新材料體系、采用新加工工藝等方式實(shí)現(xiàn)。

目前鋰電池隔膜行業(yè)使用的氧化鋁為高純超細(xì)，其中氧化鋁的純度要求99.99％以上，高純氧化鋁具有成本高，制備工藝復(fù)雜等特點(diǎn)。無(wú)論是水熱法、醇鋁鹽水解反應(yīng)等均具有工藝復(fù)雜，成本高的特點(diǎn)。雖然近年來(lái)高純度氧化鋁粉體在微量雜質(zhì)元素的控制方面實(shí)現(xiàn)了突破，但還存在粉體批次穩(wěn)定性相對(duì)較差和粉體粒度分布寬及團(tuán)聚等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鋰電池隔膜用氧化鋁的制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明第一方面提供鋰電池隔膜用氧化鋁，其中，氧化鋁含量為99％-99.9％；氧化鋁粒徑及分布：D50粒徑為0.8-1.2μm；且滿足：D10≥0.3μm；D90≤3μm 0；D99≤8μm。

優(yōu)選地，所述氧化鋁中，α-氧化鋁晶型的重量百分比占90％以上。且氧化鋁與水按照質(zhì)量比1:9打漿后測(cè)試pH值為7-10。

本發(fā)明第二方面提供一種鋰電池隔膜用氧化鋁的制備方法，包括如下步驟：

(1)打漿研磨：將原料氧化鋁與水打漿，加入一定量的酸，然后研磨至D50粒徑為0.8-1.4μm，且氧化鋁粒徑滿足D10≥0.3μm；D90≤5μm；D99≤10μm；

(2)過篩：將研磨后的氧化鋁漿料經(jīng)500目過篩；

(3)分級(jí)：過篩后的氧化鋁漿料經(jīng)水力漩流分級(jí)，收集含有不同粒度分布的α-氧化鋁的漿液，其中本步驟目標(biāo)D50粒徑為0.8-1.2μm；且D10≥0.3μm；D90≤3μm 0；D99≤8μm；

(4)脫水干燥：將分級(jí)后的漿液脫水得氧化鋁濾餅，然后烘干干燥；

(5)粉碎：干燥后的氧化鋁經(jīng)氣流粉碎，破碎團(tuán)聚顆粒，直至500目篩網(wǎng)過篩后無(wú)篩上物，得到氧化鋁粉末。

本發(fā)明優(yōu)選技術(shù)方案中，步驟(1)原料氧化鋁與水打漿，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，原料氧化鋁占原料氧化鋁與水質(zhì)量總和的30％-50％。

本發(fā)明優(yōu)選技術(shù)方案中，步驟(1)，加入的酸選自硝酸、草酸、醋酸中的一種或幾種；以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，酸的用量是原料α-氧化鋁的0.4％-1％。

本發(fā)明優(yōu)選技術(shù)方案中，步驟(4)中，脫水后的氧化鋁濾餅，經(jīng)150-200℃干燥20-30h。

本發(fā)明優(yōu)選技術(shù)方案中，步驟(4)中，分級(jí)后的漿液經(jīng)板框壓濾脫水。

本發(fā)明中，使用的原料氧化鋁優(yōu)選為α-氧化鋁，氧化鋁含量為99％-99.9％；其中α-氧化鋁晶型的重量百分比占90％以上。氧化鋁與水按照質(zhì)量比1:9打漿后測(cè)試pH值為9-12。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的氧化鋁，具有中位徑粒適中，粒度分布范圍窄的特點(diǎn)，滿足鋰電池隔膜涂覆制備陶瓷隔膜的要求；本發(fā)明的氧化鋁具有純度低，具有成本優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1所得氧化鋁的粒度分布示意圖。

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1所得氧化鋁的XRD示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。

介紹和概述

本發(fā)明通過舉例而非給出限制的方式來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)注意的是，在本公開文件中所述的“一”或“一種”實(shí)施方式未必是指同一種具體實(shí)施方式，而是指至少有一種。

下文將描述本發(fā)明的各個(gè)方面。然而，對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員顯而易見的是，可根據(jù)本發(fā)明的僅一些或所有方面來(lái)實(shí)施本發(fā)明。為說(shuō)明起見，本文給出具體的編號(hào)、材料和配置，以使人們能夠透徹地理解本發(fā)明。然而，對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將顯而易見的是，本發(fā)明無(wú)需具體的細(xì)節(jié)即可實(shí)施。在其他例子中，為不使本發(fā)明費(fèi)解而省略或簡(jiǎn)化了眾所周知的特征。

將各種操作作為多個(gè)分立的步驟而依次進(jìn)行描述，且以最有助于理解本發(fā)明的方式來(lái)說(shuō)明；然而，不應(yīng)將按次序的描述理解為暗示這些操作必然依賴于順序。

將根據(jù)典型種類的反應(yīng)物來(lái)說(shuō)明各種實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將顯而易見的是，本發(fā)明可使用任意數(shù)量的不同種類的反應(yīng)物來(lái)實(shí)施，而不只是那些為說(shuō)明目的而在這里給出的反應(yīng)物。此外，也將顯而易見的是，本發(fā)明并不局限于任何特定的混合示例。

實(shí)施例1

(1)打漿研磨：在1000kg水中，加入1000kg原料α-氧化鋁。其中原料α-氧化鋁，氧化鋁含量99.5％，pH值為10.5，α-氧化鋁晶型的重量百分比為93％。在攪拌條件下緩慢加入醋酸8kg。然后經(jīng)高能球磨機(jī)研磨至D50粒徑為1.35μm；D10為0.5μm；D90為4.8μm；D99為9.5μm。

(2)過篩：研磨后的氧化鋁漿料經(jīng)500目過篩。

(3)分級(jí)：過篩后的氧化鋁漿料，經(jīng)水力漩流分級(jí)，得氧化鋁漿料A1和A2。其中A1漿料，氧化鋁粒度D50粒徑為1.1μm；且D10為0.55μm；D90為2.69μm；D99為6.61μm。其中A2漿料，氧化鋁粒度D50粒徑為1.45μm；且D10為0.55μm；D90為4.69μm；D99為10.61μm。取A1作為本步驟目標(biāo)產(chǎn)品。

(4)脫水：分級(jí)后的A1漿料經(jīng)板框壓濾脫水，得氧化鋁濾餅；

(5)干燥：將氧化鋁濾餅在180℃的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中干燥25h，得干燥后的氧化鋁固體；

(6)破碎：將步驟(5)獲得的產(chǎn)物，經(jīng)氣流粉碎機(jī)粉碎，得本發(fā)明所述的氧化鋁。經(jīng)測(cè)試，氧化鋁粒度D50粒徑為1.08μm；且滿足：D10為0.55μm；D90為2.59μm；D99為6.51μm。經(jīng)測(cè)試，氧化鋁的pH值為8.5；，氧化鋁含量99.5％，經(jīng)測(cè)試氧化鋁的XRD，α-氧化鋁晶型的重量百分比為93％。圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1所得氧化鋁的激光粒度分布示意圖。圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1所得氧化鋁的XRD分布示意圖。

實(shí)施例2

(1)打漿研磨：在2300kg水中，加入1000kg原料α-氧化鋁。其中原料α-氧化鋁，氧化鋁含量99％，pH值為10，α-氧化鋁晶型的重量百分比為95％。在攪拌條件下緩慢加入草酸4kg。然后經(jīng)高能球磨機(jī)研磨至D50粒徑為1.25μm；D10為0.52μm；D90為4.52μm；D99為9.1μm。

(2)過篩：研磨后的氧化鋁漿料經(jīng)500目過篩。

(3)分級(jí)：過篩后的氧化鋁漿料，經(jīng)水力漩流分級(jí)，得氧化鋁漿料A1和A2。其中A1漿料，氧化鋁粒度D50粒徑為1.06μm；且D10為0.55μm；D90為2.49μm；D99為5.81μm。其中A2漿料，氧化鋁粒度D50粒徑為1.55μm；且D10為0.55μm；D90為4.59μm；D99為9.61μm。取A1作為本步驟目標(biāo)產(chǎn)品。

(4)脫水：分級(jí)后的A1漿料經(jīng)板框壓濾脫水，得氧化鋁濾餅；

(5)干燥：將氧化鋁濾餅在150℃的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中干燥30h，得干燥后的氧化鋁固體；

(6)破碎：將步驟(5)獲得的產(chǎn)物，經(jīng)氣流粉碎機(jī)粉碎，得本發(fā)明所述的氧化鋁。經(jīng)測(cè)試，氧化鋁粒度D50粒徑為1.05μm；且滿足：D10為0.55μm；D90為2.49μm；D99為5.71μm。經(jīng)測(cè)試，氧化鋁的pH值為9.2；氧化鋁含量99％，經(jīng)測(cè)試氧化鋁的XRD，α-氧化鋁晶型的重量百分比為95％。

實(shí)施例3

(1)打漿研磨：在1500kg水中，加入1000kg原料α-氧化鋁。其中原料α-氧化鋁，氧化鋁含量99.9％，pH值為11，α-氧化鋁晶型的重量百分比為94％。在攪拌條件下緩慢加入硝酸3kg，草酸7kg。然后經(jīng)高能球磨機(jī)研磨至D50粒徑為1.15μm；D10為0.48μm；D90為3.52μm；D99為8.1μm。

(2)過篩：研磨后的氧化鋁漿料經(jīng)500目過篩。

(3)分級(jí)：過篩后的氧化鋁漿料，經(jīng)水力漩流分級(jí)，得氧化鋁漿料A1和A2。其中A1漿料，氧化鋁粒度D50粒徑為0.83μm；且D10為0.35μm；D90為2.59μm；D99為5.71μm。其中A2漿料，氧化鋁粒度D50粒徑為1.35μm；且D10為0.55μm；D90為4.59μm；D99為8.32μm。取A1作為本步驟目標(biāo)產(chǎn)品。

(4)脫水：分級(jí)后的A1漿料經(jīng)板框壓濾脫水，得氧化鋁濾餅；

(5)干燥：將氧化鋁濾餅在200℃的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中干燥20h，得干燥后的氧化鋁固體；

(6)破碎：將步驟(5)獲得的產(chǎn)物，經(jīng)氣流粉碎機(jī)粉碎，得本發(fā)明所述的氧化鋁。經(jīng)測(cè)試，D50粒徑為0.82μm；且D10為0.35μm；D90為2.58μm；D99為5.70μm。經(jīng)測(cè)試，氧化鋁的pH值為9.2；氧化鋁含量99.9％，經(jīng)測(cè)試氧化鋁的XRD，α-氧化鋁晶型的重量百分比為94％。

以上所述具體實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)或替換，這些改進(jìn)或替換也應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。



技術(shù)特征：

1.鋰電池隔膜用氧化鋁，其特征在于：氧化鋁含量為99％-99.9％；氧化鋁粒徑及分布：D50粒徑為0.8-1.2μm；且滿足：D10≥0.3μm；D90≤3μm 0；D99≤8μm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池隔膜用氧化鋁，其特征在于，所述氧化鋁中，α-氧化鋁晶型的重量百分比占90％以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池隔膜用氧化鋁，其特征在于，氧化鋁與水按照質(zhì)量比1:9打漿后測(cè)試pH值為7-10。

4.制備如權(quán)利要求1所述的氧化鋁的方法，其特征在于，其包括如下步驟：

(1)打漿研磨：將原料氧化鋁與水打漿，加入一定量的酸，然后研磨至D50粒徑為0.8-1.4μm，且D10≥0.3μm；D90≤5μm；D99≤10μm；

(2)過篩：將研磨后的氧化鋁漿料經(jīng)500目過篩；

(3)分級(jí)：過篩后的氧化鋁漿料經(jīng)水力漩流分級(jí)，收集含有不同粒度分布的氧化鋁的漿液，其中本步驟目標(biāo)漿液產(chǎn)品D50粒徑為0.8-1.2μm；且D10≥0.3μm；D90≤3μm 0；D99≤8μm；

(4)脫水干燥：將分級(jí)后的漿液脫水得氧化鋁濾餅，然后烘干干燥；

(5)粉碎：干燥后的氧化鋁經(jīng)氣流粉碎，破碎團(tuán)聚顆粒，直至500目篩網(wǎng)過篩后無(wú)篩上物，得到氧化鋁粉末。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)原料α-氧化鋁與水打漿，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，原料氧化鋁占原料氧化鋁與水質(zhì)量總和的30％-50％。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)加入的酸選自硝酸、草酸、醋酸中的一種或幾種。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)加入的酸以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，酸的用量是原料氧化鋁的0.4％-1％。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，分級(jí)后的漿液經(jīng)板框壓濾脫水。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述原料氧化鋁為α-氧化鋁。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種鋰電池隔膜用氧化鋁及其制備方法，氧化鋁的制備方法包括如下步驟：將原料α?氧化鋁與水打漿，加入一定量的酸后，經(jīng)研磨、過篩、分級(jí)、干燥、破碎，獲得D50粒徑為0.8?1.2μm；且滿足：D10≥0.3μm；D90≤3μm0；D99≤8μm的氧化鋁。本發(fā)明的氧化鋁具有中位徑粒適中，粒度分布范圍窄的特點(diǎn)，滿足鋰電池隔膜涂覆制備陶瓷隔膜的要求；本發(fā)明的氧化鋁具有純度低，具有成本優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)研發(fā)人員：趙月昌;陳曦;高瑋;楊筱瓊

受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海華明高納稀土新材料有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2017.12.21

技術(shù)公布日：2018.06.01