隨著高新技術的不斷發(fā)展，先進的陶瓷粉末和產(chǎn)品已成為一些高新技術領域的關鍵材料和瓶頸材料。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)過程中的輔助材料。

由于鋰電池，這些陶瓷材料的市場也蓬勃發(fā)展。今天，讓我們來看看生產(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)的聚烯烴隔膜或無紡膜作為基膜，在基膜上通過粘接、熱壓或接枝等方式覆蓋陶瓷層，形成陶瓷復合膜；另一種是將納米和微米級陶瓷顆?；旌系接袡C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，利用陶瓷的低熱導率，防止電池中某些熱失控點膨脹，形成整體熱失控；

無機材料的結(jié)構財產(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，熔點為2054°C，沸點為2980°C。它是一種可以在高溫下電離的離子晶體。氧化鋁作為一種無機物質(zhì)，具有較高的熱穩(wěn)定性和化學惰性，是電池隔板陶瓷涂層的良好選擇。

 

 

其優(yōu)點是：

（1） 循環(huán)壽命長。減少循環(huán)過程中的機械微短路，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熱性。當電池溫度過高時，這種材料可以很好地導熱，從而解決了PP/PE材料導熱性差的問題；

（4） 良好的潤濕性。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。這是因為氧化鋁材料本身是一種非常好的阻燃劑，即使溫度達到燃燒零點，材料的良好阻燃性也會防止大規(guī)模燃燒甚至爆炸；

（6） 當電流太大時，它會阻擋電流。隨著鋰離子電池容量的不斷提高，內(nèi)部儲存的能量越來越大，內(nèi)部溫度也會升高。

溫度可能過高，無法熔化負極分離器并導致短路

硼鎂石

勃姆石（AlOOH）是γ-Al2O3的前驅(qū)體，具有獨特的化學、光學和機械財產(chǎn)，廣泛應用于陶瓷材料、復合材料、表面保護材料、光學材料、催化劑和載體材料、半導體材料和涂層等領域。

 

 

除了滿足鋰電池對分離器的要求外，勃姆石與氧化鋁相比具有以下優(yōu)點：

（1） 勃姆石硬度低，在切割和涂覆過程中，機械磨損小，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） 勃姆石的制備更簡單，不像高純度氧化鋁，它需要經(jīng)歷一系列復雜的過程，如煅燒、粉碎和分級。

（6） 勃姆石材料的更換對分離器公司和電池公司的設備和工藝更換沒有門檻，對分離器公司設備的損壞很小。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證和產(chǎn)品驗證。

鋰電池正極添加劑–氧化鋯

納米復合氧化鋯產(chǎn)品在新能源領域的應用也在擴大。越來越多的鋰電池設計開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。顆粒尺寸越小，材料在充電和放電過程中越容易脫嵌，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)構變化而導致的結(jié)構坍塌，同時固溶體還起到保護涂層的作用，防止鈷溶解到電解質(zhì)中。因此，材料結(jié)構在循環(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。

 

 

 

鋰電池用其他陶瓷材料

堇青石-莫來石掛片因其優(yōu)異的抗熱震性和經(jīng)濟性而被廣泛應用于鋰電池正極材料領域。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機粉末煅燒推板窯。應用溫度不高。

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)（學名“新動力電池陶瓷密封連接器”）是新能源電動汽車的重要部件，用于在動力電池蓋板和電桿之間形成密封的導電連接。

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，制成鋰電池負極材料，可以提高鋰電池的容量和使用壽命。

簡而言之，隨著先進技術和材料的不斷發(fā)展，未來可能會有更多的陶瓷材料應用于鋰電池乃至整個新能源領域，而且可能會有越來越多的鋰離子電池公司擁有陶瓷材料。