一種鋰電池陶瓷隔膜用高純超細氧化鋁的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高純粉體材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種鋰電池陶瓷隔膜用高純超細氧化鋁的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨電子技術(shù)的快速發(fā)展和全球?qū)π履茉雌嚨母叨戎匾?，鋰電池憑著儲量大、輕巧、可反復充電、無污染(不含重金屬鎘)等優(yōu)勢廣泛應用于手機、筆記本電腦、照相機、路燈備用電源、航燈、家用電器、飛機、電動汽車等設(shè)備，迅速淘汰了鎳鎘、鎳氫等電池技術(shù)，獨占市場鰲頭。目前，中國是世界最大的鋰電池生產(chǎn)制造基地、第二大鋰電池生產(chǎn)國和出口國，中國鋰電池的發(fā)展?jié)摿薮蟆５?，目前鋰電池在使用過程存在安全隱患、循環(huán)壽命短等問題。世界各國發(fā)生的眾多電動汽車火災、爆炸，飛機火災、爆炸等事故給人們敲響了警鐘，引起了對鋰電池安全的高度重視。
[0003]在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一，直接影響鋰電池的容量、循環(huán)壽命以及安全性能等特性。從安全性考慮，國內(nèi)外隔膜生產(chǎn)商都瞄向了陶瓷隔膜，因為陶瓷隔膜耐有機溶劑，拉伸強度高、穿刺強度高，熱收縮率低、破膜溫度高，與電解液相溶性好、吸收率尚，能夠大大提尚裡電池的安全性和循環(huán)使用壽命。
[0004]尚純超細氧化招作為一種無機物，具有很尚的熱穩(wěn)定性、化學惰性和良好的電解液相溶性，是一種很好的鋰電池陶瓷隔膜涂層材料。氧化鋁涂層的作用表現(xiàn)為:耐高溫，使得隔膜在180°C以上還能保持隔膜的完整性；氧化鋁可中和電解液中游離的HF，提升電池耐酸性，安全性提高；氧化鋁納米粒子在鋰電池中可形成固溶體，提高倍率性和循環(huán)性能；氧化鋁具有良好的潤濕性，吸液和保液能力強；保持了隔膜的閉孔特性，避免熱失控引起安全隱患；降低了循環(huán)過程中的機械微短路，有效提升循環(huán)壽命。
[0005]鋰電池陶瓷隔膜對氧化鋁的純度、粒度、比表面積、形貌、分散性等均有嚴格要求。很長一段時間里，很多國內(nèi)陶瓷隔膜企業(yè)所用氧化鋁依賴進口，存在供應量少、價格高的問題。國內(nèi)氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)較多，產(chǎn)品質(zhì)量較差，主要表現(xiàn)在粒度不均勻、易團聚、難分散。隨著鋰電池技術(shù)的不斷成熟和市場的快速發(fā)展，陶瓷隔膜產(chǎn)量逐漸在擴大，氧化鋁越來越多地被應用到陶瓷隔膜中。因此，研究與開發(fā)高性價比的鋰電池陶瓷隔膜用高純超細氧化鋁顯得非常重要和緊迫。
[0006]中國專利申請CN102522557A公開了 “一種應用于鋰離子電池的高純超細易分散氧化鋁的制備方法”，以純度為99.99%的高純α -氧化鋁為主要原料，加入占高純氧化鋁質(zhì)量0.01-2.00%的分散劑進行表面修飾，混合均勻；然后對該粉體進行粉碎，使粉體D50達到0.30-1.00 μπι;繼而將粉碎后的粉體分散于去離子水中，固含量為10-50%，攪拌均勻，靜置2h以上，除去底部沉積的大顆粒，將剩余漿料在烘箱中烘干，得到D50 < 0.1 μ m，比表面積為4.0-8.0 m2 /g，振實密度為0.50-0.90g/cm3的超細氧化鋁粉體。該技術(shù)存在三方面的缺點:一是分散劑是以“干法”方式加入到高純氧化鋁粉中，由于分散劑是微量的，而高純氧化鋁量大且比表面積大，因此存在分散劑在氧化鋁顆粒表面局部集聚，分布不均勻和表面改性不均勻、徹底的問題；二是該技術(shù)采用“靜置沉降法“來對顆粒進行分級，由于氧化鋁比重輕，因此顆粒沉降耗時非常長，不適宜批量生產(chǎn)；三是工藝中將除去沉積大顆粒后的漿料在烘箱中烘干，由于氧化鋁粘度較大，采用烘箱烘干，烘干后的氧化鋁難免會出現(xiàn)結(jié)塊的現(xiàn)象，即使后續(xù)用氣流粉碎也會存在顆粒不均勻的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，目的是提供一種鋰電池陶瓷隔膜用高純超細氧化鋁的制備方法，采用本發(fā)明的制備方法制得的氧化鋁D50 < 0.8 μ m、比表面積為4.5?8.0m2/g、純度大于等于99.99%、顆粒均勻、分散性好，主要應用于鋰電池陶瓷隔膜涂層。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0009]一種鋰電池陶瓷隔膜用高純超細氧化鋁的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0010]I)以Al2O3含量不低于99.99%的α -氧化鋁粉和溶劑為原料配制成固含量為20?60 %的漿液，并加入占α -氧化鋁粉粉體質(zhì)量比例為0.1 %?2.5 %的表面活性劑，攪拌均勻；
[0011]2)將漿液研磨至所需粒度DlOO彡1.0 μ m ;
[0012]3)將研磨所得漿液通過噴霧干燥制備成粉末；
[0013]4)將噴霧干燥所得粉末通過氣流粉碎獲得D50 ^ 0.8 μπι,比表面積為3.9?8.0m2/g，純度彡99.99%的高純超細氧化鋁粉。
[0014]優(yōu)選地，所述表面活性劑為不含金屬離子的表面活性劑(包括潤濕劑、分散劑等)。更優(yōu)選地，所述不含金屬離子的表面活性劑為聚丙烯酰胺、聚乙二醇、檸檬酸銨和Dispersant-9327 中的一種
[0015]優(yōu)選地，所述溶劑為具有親水性的液體物質(zhì)。更優(yōu)選地，所述具有親水性的液體物質(zhì)為水或乙醇。
[0016]本發(fā)明中，所述步驟2)中的研磨采用砂磨機，該砂磨機內(nèi)襯和研磨介質(zhì)球均為氧化鋯陶瓷材質(zhì)。采用上述砂磨機不會引入金屬雜質(zhì)元素，避免了雜質(zhì)金屬污染。
[0017]本發(fā)明中，所述步驟4)中，氣流粉碎采用流化床式氣流粉碎機，粉碎機腔體為陶瓷材質(zhì)，且與物料接觸處均為塑料材質(zhì)，避免了金屬雜質(zhì)的污染。
[0018]本發(fā)明采用的表面活性劑為不含金屬離子的表面活性劑，可以避免金屬雜質(zhì)的污染。
[0019]本發(fā)明步驟2)中，砂磨機研磨至漿液粒度DlOO ( 1.0 μπι即可。
[0020]本發(fā)明噴霧干燥塔干燥制得氧化鋁粉末的同時對干燥過程中蒸發(fā)掉的溶劑進行回收。
[0021]本發(fā)明的制備方法具有以下優(yōu)點:
[0022]1、表面活性劑是加入到漿液中的，然后經(jīng)過研磨，屬“濕法添加方式”，使得表面活性劑能夠和氧化鋁顆粒充分作用，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有表面改性與修飾更徹底更均勻的優(yōu)點。
[0023]2、采用表面活性劑修飾改性、研磨、噴霧干燥和氣流粉碎分級相結(jié)合的方式，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有產(chǎn)品粒度易于控制，更加精細的優(yōu)點。
[0024]3、對漿液采用噴霧干燥的方式，干燥所得氧化鋁不存在結(jié)塊問題。
[0025]4、整個制備過程中，均采取了防污染措施，包括設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用陶瓷和塑料材質(zhì)、表面活性劑選擇不含金屬離子的有機物，與現(xiàn)有技術(shù)相比，產(chǎn)品純度更高，避免了金屬離子對產(chǎn)品性能的影響。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0027]實施例1:
[0028]分別稱取純度為99.99%的高純α -氧化鋁粉30kg和乙醇120kg，將30kg高純氧化鋁粉逐漸加入到乙醇中混合均勻，配制成固含量為20%的漿液，然后加入占粉體質(zhì)量百分比為0.1%的聚丙烯酸銨30g，攪拌均勻；接著將配制好的