隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，先進(jìn)的陶瓷粉末和產(chǎn)品已成為一些高新技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵材料和瓶頸材料。例如，在鋰電池行業(yè)，一些陶瓷材料在鋰電池生產(chǎn)鏈中發(fā)揮著重要作用。這些材料中的一些直接成為電極和分離器材料。有的已經(jīng)成為包裝材料，有的已經(jīng)成為鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中的輔助材料。

由于鋰電池，這些陶瓷材料的市場(chǎng)也蓬勃發(fā)展。今天，讓我們來(lái)看看生產(chǎn)鋰電池需要哪些陶瓷材料。

鋰電池分離器主要陶瓷材料

分離器是鋰離子電池材料中技術(shù)壁壘最高的部分，其成本比僅次于正極材料，約為10%至14%。在一些高端電池中，分離器成本比甚至達(dá)到20%。

目前，陶瓷隔膜按制備方法可分為兩種，一種是傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜或無(wú)紡膜作為基膜，在基膜上通過(guò)粘接、熱壓或接枝等方式覆蓋陶瓷層，形成陶瓷復(fù)合膜；另一種是將納米和微米級(jí)陶瓷顆?；旌系接袡C(jī)材料中，制成混合漿料，然后將漿料拉伸成膜或制成非織造膜。

 

 

隨著摩托車和電動(dòng)汽車的普及，傳統(tǒng)的聚烯烴隔板在耐高壓和耐高溫性能方面不能滿足高壓電池的要求。采用分離涂層技術(shù)，利用陶瓷的低熱導(dǎo)率，防止電池中某些熱失控點(diǎn)膨脹，形成整體熱失控；

無(wú)機(jī)材料的結(jié)構(gòu)財(cái)產(chǎn)可以改善分離器的熱收縮性能，具有更高的安全性和高的潛在阻力。此外，陶瓷涂層具有親水性，對(duì)液體電解質(zhì)具有更好的液體吸收功能，這也可以提高鋰電池在充電和放電期間內(nèi)部電流分布的均勻性。目前，最受關(guān)注的鋰電池主要陶瓷材料是用于電池分離器的高純度氧化鋁、勃姆石等。

高純度氧化鋁

氧化鋁是一種高硬度化合物，熔點(diǎn)為2054°C，沸點(diǎn)為2980°C。它是一種可以在高溫下電離的離子晶體。氧化鋁作為一種無(wú)機(jī)物質(zhì)，具有較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，是電池隔板陶瓷涂層的良好選擇。

 

 

其優(yōu)點(diǎn)是：

（1） 循環(huán)壽命長(zhǎng)。減少循環(huán)過(guò)程中的機(jī)械微短路，有效提高循環(huán)壽命；

（2） 高倍率。高純度納米氧化鋁可以在鋰電池中形成固溶體，提高速率和循環(huán)性能；

（3） 高純度納米氧化鋁也具有非常好的導(dǎo)熱性。當(dāng)電池溫度過(guò)高時(shí)，這種材料可以很好地導(dǎo)熱，從而解決了PP/PE材料導(dǎo)熱性差的問(wèn)題；

（4） 良好的潤(rùn)濕性。高純度納米氧化鋁粉末具有良好的液體吸收和液體保持能力；

（5） 高純度納米氧化鋁材料也具有優(yōu)異的阻燃性。這是因?yàn)檠趸X材料本身是一種非常好的阻燃劑，即使溫度達(dá)到燃燒零點(diǎn)，材料的良好阻燃性也會(huì)防止大規(guī)模燃燒甚至爆炸；

（6） 當(dāng)電流太大時(shí)，它會(huì)阻擋電流。隨著鋰離子電池容量的不斷提高，內(nèi)部?jī)?chǔ)存的能量越來(lái)越大，內(nèi)部溫度也會(huì)升高。

溫度可能過(guò)高，無(wú)法熔化負(fù)極分離器并導(dǎo)致短路

硼鎂石

勃姆石（AlOOH）是γ-Al2O3的前驅(qū)體，具有獨(dú)特的化學(xué)、光學(xué)和機(jī)械財(cái)產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于陶瓷材料、復(fù)合材料、表面保護(hù)材料、光學(xué)材料、催化劑和載體材料、半導(dǎo)體材料和涂層等領(lǐng)域。

 

 

除了滿足鋰電池對(duì)分離器的要求外，勃姆石與氧化鋁相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1） 勃姆石硬度低，在切割和涂覆過(guò)程中，機(jī)械磨損小，成本低于高純氧化鋁。

（2） 硼鎂石具有較高的耐熱溫度和與有機(jī)物的良好相容性。

（3） 勃姆石的比重很小，相同的重量可以覆蓋比高純度氧化鋁多25%的面積。

（4） 涂層平滑度高，內(nèi)阻低。

（5） 能耗低，生產(chǎn)過(guò)程更環(huán)保。

（6） 勃姆石的吸水率只有高純氧化鋁的一半。

（7） 勃姆石的制備更簡(jiǎn)單，不像高純度氧化鋁，它需要經(jīng)歷一系列復(fù)雜的過(guò)程，如煅燒、粉碎和分級(jí)。

（6） 勃姆石材料的更換對(duì)分離器公司和電池公司的設(shè)備和工藝更換沒(méi)有門檻，對(duì)分離器公司設(shè)備的損壞很小。分離器公司也傾向于與電池公司合作，以加快勃姆石材料驗(yàn)證和產(chǎn)品驗(yàn)證。

鋰電池正極添加劑–氧化鋯

納米復(fù)合氧化鋯產(chǎn)品在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用也在擴(kuò)大。越來(lái)越多的鋰電池設(shè)計(jì)開(kāi)始使用氧化鋯粉末陶瓷材料作為陰極添加劑材料，以穩(wěn)定電池性能并增加循環(huán)壽命。讓我們以鋰鎳鈷錳氧化物（LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2）正極材料為例，看看納米氧化鋯對(duì)正極材料性能的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，摻雜ZrO2的材料的比放電容量顯著高于原始LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料，這可能與摻雜ZrO2材料的粒徑較小有關(guān)。顆粒尺寸越小，材料在充電和放電過(guò)程中越容易脫嵌，因此摻雜材料的放電比容量增加。

隨著充電和放電的進(jìn)行，一定量的摻雜劑離子Zr4+也可能遷移到電極表面并形成固溶體，防止了在充電和放電期間由于各向異性結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)坍塌，同時(shí)固溶體還起到保護(hù)涂層的作用，防止鈷溶解到電解質(zhì)中。因此，材料結(jié)構(gòu)在循環(huán)期間的相變期間變得非常穩(wěn)定，并且循環(huán)穩(wěn)定性增強(qiáng)。

 

 

 

鋰電池用其他陶瓷材料

堇青石-莫來(lái)石掛片因其優(yōu)異的抗熱震性和經(jīng)濟(jì)性而被廣泛應(yīng)用于鋰電池正極材料領(lǐng)域。碳化硅推板主要由氧化硅和碳化硅組成。用于鋰電池正極材料推板窯和無(wú)機(jī)粉末煅燒推板窯。應(yīng)用溫度不高。

陶瓷輥的主要材料有：剛玉、鋁硅、熔融石英和碳化硅。在鋰電池方面，輥道爐的作用主要是提供具有氧化氣氛和熱量的封閉空間，以實(shí)現(xiàn)鋰離子電池正極原料的燒結(jié)。

在鋰電池密封環(huán)節(jié)中，硬幣大小的電子陶瓷環(huán)（學(xué)名“新動(dòng)力電池陶瓷密封連接器”）是新能源電動(dòng)汽車的重要部件，用于在動(dòng)力電池蓋板和電桿之間形成密封的導(dǎo)電連接。

此外，一些陶瓷粉末或產(chǎn)品用于鋰電池的制備或組裝。鋰電池正極方面，高純度超細(xì)氧化鋁陶瓷材料也可以作為電池正極的添加劑材料，起到涂層和摻雜的作用。

鋰電池負(fù)極方面，據(jù)了解，碳化硅微粉陶瓷材料可以與石墨、碳納米管、納米氮化鈦等結(jié)合，制成鋰電池負(fù)極材料，可以提高鋰電池的容量和使用壽命。

簡(jiǎn)而言之，隨著先進(jìn)技術(shù)和材料的不斷發(fā)展，未來(lái)可能會(huì)有更多的陶瓷材料應(yīng)用于鋰電池乃至整個(gè)新能源領(lǐng)域，而且可能會(huì)有越來(lái)越多的鋰離子電池公司擁有陶瓷材料。