專利名稱：一種應(yīng)用于鋰離子電池的高純超細(xì)易分散氧化鋁的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于鋰離子電池的高純超細(xì)易分散氧化鋁的制備方法。該氧化鋁可用于鋰離子電池中電極、隔膜涂層及正負(fù)極材料包覆材料等。
背景技術(shù)：
鋰離子電池又稱鋰電池，是迄今商業(yè)化使用的二次電池中最優(yōu)秀的一種，具有比能量高、較寬的充電功率范圍、倍率放電性能好等優(yōu)點。隨著全球范圍對能源、環(huán)保的高度重視，電動汽車及能量儲存系統(tǒng)受到了前所未有的關(guān)注，而鋰離子電池的優(yōu)越性能使其成為電動汽車及能量儲存系統(tǒng)首選的能量貯存和輸出方式。目前我國鋰電池產(chǎn)量全球第一， 占世界總產(chǎn)量的三分之一以上，但是目前鋰電池的使用仍舊存在一些問題，如，安全隱患、 循環(huán)壽命短、電極材料脫落等問題，尤其是隨著鋰電池容量的不斷提高，內(nèi)部蓄積的能量越來越大，內(nèi)部溫度會提高，有可能出現(xiàn)溫度過高使負(fù)極隔膜被融化而造成短路，進(jìn)而引起爆炸。納米厚度的高純氧化鋁包覆層會大幅減小界面阻抗，額外提供電子傳輸隧道，極大的阻止電解液對電極的侵蝕作用，并且能容納粒子在鋰離子脫嵌過程中的體積變化，防止電極結(jié)構(gòu)的損壞，提高鋰電池的循環(huán)壽命。高純納米氧化鋁具有絕緣，隔熱，耐高溫的性能，在隔膜上涂上一層納米氧化鋁涂層，就能避免電極之間短路，從而提高鋰電池的安全性。將高純超細(xì)氧化鋁涂覆于鋰電池電極或隔膜上以提高電池的壽命和安全性是一項較新的技術(shù)，2009年之前只有日本索尼、松下，韓國的三星等少數(shù)幾家公司具有該技術(shù)。 該技術(shù)對氧化鋁的要求較高，對產(chǎn)品粒度、比表面積、松裝密度、分散性等均有嚴(yán)格要求。該氧化鋁一直由日本壟斷，存在供應(yīng)量不足，價格較高等問題。近兩年，隨著國內(nèi)鋰電池技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)將氧化鋁用于鋰電池的技術(shù)也日趨成熟，越來越多的企業(yè)開始將氧化鋁應(yīng)用于鋰電池中。在國內(nèi)找到一種適合要求的氧化鋁成了困擾這些鋰電池企業(yè)最大的問題。目前，國內(nèi)生產(chǎn)氧化鋁的企業(yè)較多，質(zhì)量參差不齊，工藝方法有硫酸鋁按法、鋁熔融噴霧法、溶膠-凝膠法等。這些方法生產(chǎn)出的氧化鋁均存在粒度、比表面積、振實密度、分散性等問題，難以適合鋰電池領(lǐng)域的使用要求。據(jù)粗略統(tǒng)計國內(nèi)中等規(guī)模鋰電池企業(yè)每年需氧化鋁約240噸，而國內(nèi)鋰電池企業(yè)為數(shù)眾多，因此，成功開發(fā)鋰電池用氧化鋁可以解決國內(nèi)鋰電池企業(yè)材料來源的困擾，為國內(nèi)鋰電池企業(yè)提供廉價、充足的氧化鋁，大大促進(jìn)國內(nèi)鋰電池企業(yè)、民用儲能系統(tǒng)及電動汽車行業(yè)的發(fā)展，為國家的環(huán)保和能源使用做出突出貝獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于鋰離子電池的高純超細(xì)易分散氧化鋁的制備方法。采用本發(fā)明的制備方法所獲得的氧化鋁其特點有D50 ^ l.OOym,比表面積為 4. 0-8. 0m2/g，振實密度為0. 50-0. 90g/cm3，在溶劑中易分散。同時，本方法工藝操作簡單， 對環(huán)境無污染。產(chǎn)品可用于鋰離子電池中電極、隔膜涂層及正負(fù)極材料包覆等。為獲得具有上述特征的氧化鋁產(chǎn)品，本發(fā)明需具備以下步驟以純度為99. 99% 的高純α-氧化鋁為主要原料，加入分散劑進(jìn)行表面修飾，混合均勻；然后對該粉體進(jìn)行粉碎，繼而將粉碎后的粉體分散于去離子水中，攪拌均勻，靜置，除去底部沉積的大顆粒，將剩余漿料在烘箱中烘干，得到最終產(chǎn)品。通過對粉碎工藝的控制可以實現(xiàn)對產(chǎn)品顆粒的可控加工，通過沉降時間及沉降桶中不同高度漿料的選取可實現(xiàn)較窄粒度范圍粉體的選擇加工。本發(fā)明具體是通過如下步驟實現(xiàn)的1)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%的不含金屬離子的分散劑進(jìn)行表面修飾，混合均勻；2)對表面修飾后的氧化鋁粉體進(jìn)行粉碎，使粉體D50達(dá)到0. 30-1. 00 μ m ；3)將粉碎后的粉體分散于去離子水中，固含量10-50%，攪拌均勻，靜置；4)靜置2h以上，除去上述漿料底部沉積的大顆粒，將剩余漿料在烘箱中烘干，得到超細(xì)氧化鋁粉體產(chǎn)品。有益效果本發(fā)明的制備方法具有如下優(yōu)點1、以簡單有效的方法實現(xiàn)了鋰離子電池用高純超細(xì)易分散氧化鋁的生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中不添加任何對人體、環(huán)境有害的物質(zhì)，安全、環(huán)保。2、通過分散劑選擇，粉碎工藝控制，沉降控制及不同高度漿料的選取，實現(xiàn)了對產(chǎn)品粒度控制，得到了在水中或有機溶劑中均可均勻分散，長期靜置不分層的高純超細(xì)氧化鋁產(chǎn)品。產(chǎn)品可用于鋰離子電池中電極、隔膜涂層及正負(fù)極材料填料等。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實施例1 稱取純度為99. 99%的高純α -氧化鋁50kg作為主原料，以噴霧形式加入50g聚丙烯酸銨，攪拌均勻后，對該經(jīng)表面處理的粉體進(jìn)行粉碎；粉碎一次后得到D50為1. Ιμπι 的粉體；將該粉體分散于去離子水中，固含量20%，靜置2h后，將距離容器底部5cm高度范圍內(nèi)的漿料抽去，剩余漿料按容器中的高度均勻分為上、中、下三份，在相同條件下進(jìn)行干燥處理得到上部粉體、中部粉體、下部粉體三個產(chǎn)品。上部粉體D50為0. 55 μ m,比表面積6. 50m2/g，振實密度0. 65g/cm3 ；中部粉體D50為0. 73 μ m,比表面積6. 00m2/g，振實密度 0. 69g/cm3 ；下部粉體D50為0. 90 μ m,比表面積5. 50m2/g，振實密度0. 82g/cm3。實施例2 稱取純度為99. 99%的高純α -氧化鋁50kg作為主原料，以噴霧形式加入50g聚丙烯酸銨，攪拌均勻后，對該經(jīng)表面處理的粉體進(jìn)行粉碎；粉碎兩次后得到D50為0. 85 μ m 的粉體；將該粉體分散于去離子水中，固含量20%，靜置2h后，將距離容器底部5cm高度范圍內(nèi)的漿料抽去，剩余漿料按容器中的高度均勻分為上、中、下三份，在相同條件下進(jìn)行干燥處理得到上部粉體、中部粉體、下部粉體三個產(chǎn)品。上部粉體D50為0. 43 μ m,比表面積7. 20m2/g，振實密度0. 62g/cm3 ；中部粉體D50為0. 57 μ m,比表面積6. 43m2/g，振實密度 0. 66g/cm3 ；下部粉體D50為0. 76 μ m,比表面積6. 15m2/g，振實密度0. 73g/cm3。實施例3 稱取純度為99. 99%的高純α -氧化鋁50kg作為主原料，以噴霧形式加入50g聚丙烯酸銨，攪拌均勻后，對該經(jīng)表面處理的粉體進(jìn)行粉碎；粉碎兩次后得到D50為0. 85 μ m 的粉體；將該粉體分散于去離子水中，固含量20%，靜置5h后，將距離容器底部5cm高度范圍內(nèi)的漿料抽去，剩余漿料按容器中的高度均勻分為上、中、下三份，在相同條件下進(jìn)行干燥處理得到上部粉體、中部粉體、下部粉體三個產(chǎn)品。上部粉體D50為0. 39 μ m,比表面積7. 85m2/g，振實密度0. 57g/cm3 ；中部粉體D50為0. 48 μ m,比表面積7. 32m2/g，振實密度 0. 65g/cm3 ；下部粉體D50為0. 66 μ m,比表面積6. 79m2/g，振實密度0. 70g/cm3。實施例4 稱取純度為99. 99%的高純α -氧化鋁50kg作為主原料，以噴霧形式加入50g聚丙烯酸銨，攪拌均勻后，對該經(jīng)表面處理的粉體進(jìn)行粉碎；粉碎三次后得到D50為0. 76 μ m 的粉體；將該粉體分散于去離子水中，固含量20%，靜置5h后，將距離容器底部5cm高度范圍內(nèi)的漿料抽去，剩余漿料按容器中的高度均勻分為上、中、下三份，在相同條件下進(jìn)行干燥處理得到上部粉體、中部粉體、下部粉體三個產(chǎn)品。上部粉體D50為0. 35 μ m,比表面積8. 00m2/g，振實密度0. 53g/cm3 ；中部粉體D50為0. 43 μ m,比表面積7. 22m2/g,振實密度 0. 60g/cm3 ；下部粉體D50為0. 59 μ m,比表面積6. 90m2/g，振實密度0. 67g/cm3。實施例5 稱取純度為99. 99%的高純α -氧化鋁50kg作為主原料，以噴霧形式加入50g聚丙烯酸銨，攪拌均勻后，對該經(jīng)表面處理的粉體進(jìn)行粉碎；粉碎三次后得到D50為0. 76 μ m 的粉體；將該粉體分散于去離子水中，固含量30%，靜置5h后，將距離容器底部3cm高度范圍內(nèi)的漿料抽去，剩余漿料按容器中的高度均勻分為上、中、下三份，在相同條件下進(jìn)行干燥處理得到上部粉體、中部粉體、下部粉體三個產(chǎn)品。上部粉體D50為0. 37 μ m,比表面積7. 89m2/g，振實密度0. 56g/cm3 ；中部粉體D50為0. 44 μ m,比表面積7. 25m2/g，振實密度 0. 65g/cm3 ；下部粉體D50為0. 60 μ m,比表面積6. 95m2/g，振實密度0. 69g/cm3。實施例6 稱取純度為99. 99%的高純α -氧化鋁50kg作為主原料，以噴霧形式加入50g聚丙烯酸銨，攪拌均勻后，對該經(jīng)表面處理的粉體進(jìn)行粉碎；粉碎三次后得到D50為0. 76 μ m 的粉體；將該粉體分散于去離子水中，固含量20%，靜置IOh后，將距離容器底部5cm高度范圍內(nèi)的漿料抽去，剩余漿料按容器中的高度均勻分為上、中、下三份，在相同條件下進(jìn)行干燥處理得到上部粉體、中部粉體、下部粉體三個產(chǎn)品。上部粉體D50為0. 33 μ m,比表面積7. 93m2/g，振實密度0. 52g/cm3 ；中部粉體D50為0. 39 μ m,比表面積7. 86m2/g，振實密度 0. 62g/cm3 ；下部粉體D50為0. 56 μ m,比表面積6. 88m2/g，振實密度0. 67g/cm3。實施例7 稱取純度為99. 99 %的高純α-氧化鋁50kg作為主原料，以噴霧形式加入 50gPEG2000，攪拌均勻后，對該經(jīng)表面處理的粉體進(jìn)行粉碎；粉碎三次后得到D50為 0. 78 μ m的粉體；將該粉體分散于去離子水中，固含量20%，靜置IOh后，將距離容器底部5cm高度范圍內(nèi)的漿料抽去，剩余漿料按容器中的高度均勻分為上、中、下三份，在相同條件下進(jìn)行干燥處理得到上部粉體、中部粉體、下部粉體三個產(chǎn)品。上部粉體D50為0. 35 μ m,比表面積7. 90m2/g，振實密度0. 54g/cm3 ；中部粉體D50為0. 46 μ m,比表面積7. 15m2/g，振實密度0. 66g/cm3 ；下部粉體D50為0. 58 μ m,比表面積6. 99m2/g，振實密度0. 71g/cm3。實施例8 稱取純度為99. 99 %的高純α -氧化鋁50kg作為主原料，以噴霧形式加入 50g2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)，攪拌均勻后，對該經(jīng)表面處理的粉體進(jìn)行粉碎；粉碎三次后得到D50為0. 69 μ m的粉體；將該粉體分散于去離子水中，固含量20%，靜置IOh 后，將距離容器底部5cm高度范圍內(nèi)的漿料抽去，剩余漿料按容器中的高度均勻分為上、 中、下三份，在相同條件下進(jìn)行干燥處理得到上部粉體、中部粉體、下部粉體三個產(chǎn)品。上部粉體D50為0. 31 μ m,比表面積7. 97m2/g，振實密度0. 51g/cm3 ；中部粉體D50為0. 42 μ m，比表面積7. 34m2/g，振實密度0. 65g/cm3 ；下部粉體D50為0. 50 μ m,比表面積7. 21m2/g，振實密度 0. 70g/cm3。實施例9 稱取純度為99. 99 %的高純α -氧化鋁50kg作為主原料，以噴霧形式加入 50g2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)，攪拌均勻后，對該經(jīng)表面處理的粉體進(jìn)行粉碎；粉碎三次后得到D50為0. 69 μ m的粉體；將該粉體分散于去離子水中，固含量20%，靜置IOh 后，將距離容器底部5cm高度范圍內(nèi)的漿料抽去，將剩余漿料進(jìn)行干燥處理得到超細(xì)氧化鋁產(chǎn)品。該產(chǎn)品D50為0. 45 μ m,比表面積7. 35m2/g，振實密度0. 66g/cm3。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于鋰離子電池的高純超細(xì)易分散氧化鋁的制備方法，其特點在于采用表面修飾、物理處理相結(jié)合的方法進(jìn)行制備，具體步驟為稱取一定量的純度為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 %的不含金屬離子的分散劑進(jìn)行表面修飾，混合均勻；然后對該粉體進(jìn)行粉碎，使粉體D50達(dá)到0. 30-1. OOym ；繼而將粉碎后的粉體分散于去離子水中，固含量 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 ^ 1.00 μ m,比表面積為4. 0-8. 0m2/g，振實密度為0. 50-0. 90g/cm3的超細(xì)氧化鋁粉體。
2.如權(quán)利要求1所述的制備應(yīng)用于鋰離子電池的高純超細(xì)易分散氧化鋁的制備方法， 其特征在于所述的原材料為純度為99. 99%的高純α -氧化鋁。
3.如權(quán)利要求1所述的制備應(yīng)用于鋰離子電池的高純超細(xì)易分散氧化鋁的制備方法， 其特征在于所述的分散劑是不含金屬離子的分散劑。
4.如權(quán)利要求1所述的制備應(yīng)用于鋰離子電池的高純超細(xì)易分散氧化鋁的制備方法， 其特征在于所述的制備過程由粉碎、液相分級、烘干等過程組成。
5.如權(quán)利要求1所述的制備應(yīng)用于鋰離子電池的高純超細(xì)易分散氧化鋁的制備方法， 其特征在于所述的產(chǎn)物的D50 ^ 1. 00，比表面積為4. 0-8. 0m2/g，振實密度為0. 50-0. 90g/3cm ο
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于鋰離子電池的高純超細(xì)易分散氧化鋁的制備方法。其特點是采用表面修飾、物理處理相結(jié)合的方法制備了應(yīng)用于鋰離子電池電極或隔膜涂層、電極材料包覆的高純超細(xì)易分散氧化鋁，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(jìn)行表面修飾，混合均勻；然后對該粉體進(jìn)行粉碎，使粉體D50達(dá)到0.30-1.00μm；繼而將粉碎后的粉體分散于去離子水中，固含量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≤1.00μm，比表面積為4.0-8.0m2/g，振實密度為0.50-0.90g/cm3的超細(xì)氧化鋁粉體。該本工藝操作簡單，對環(huán)境無污染。產(chǎn)品可用于鋰離子電池中電極、隔膜涂層及正負(fù)極材料包覆等。
文檔編號H01M2/16GK102522557SQ201110337878
公開日2012年6月27日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者揭垚, 柴春芳, 連加松, 陳永華 申請人:浙江超微細(xì)化工有限公司, 連云港連連化學(xué)有限公司