纳米新材

Nano new material

智钛纳米新材事业部是晶瑞新材料有限公司特别设立的新材料应用推广中心,事业部专业从事纳米新材料和新技术的应用及推广。晶瑞公司是高新技术企业;是国家中小企业创新基金项目、国家科技部火炬计划、宣城市科技攻关计划项目、宣城市专利示范培育企业,制定了多项纳米材料标准和国际标准;拥有6个安徽省高新技术产品,通过了ISO9001、ISO14001、ISO18001三认证。 公司纳米专业技术水平和先进生产能力居我国前列;现拥有年产200吨自分散高催化活性纳米氧化钛产品、200吨纳米无机抗菌剂及其系列产品的生产能力。现有技术研发、检测、工艺设计、项目产业化等本科、硕士、博士科研人员40余人,与浙大、桂林理工、华中师范、日本北海道大学、东北林大、 哈工大、合工大等国内外知名高校建立了产学研合作关系,形成了一支由高校教授及博士为主体的新材料研发团队;公司与日本北海道大学成立了纳米新材料研发中心; 公司现有授权发明专利7项,受理专利12项,研发了60余项纳米新材料的应用技术。产品广泛用于大气治理、涂料、特种涂料、城市道路环境治理、污水净化、化妆品、光伏锂电池、军工航天等优先域,凭借着优秀的品质和优秀的售前售后服务,深受国内外客户好评!

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锂电池用涂覆材料:勃姆石型纳米氢氧化铝

白色粉末2.JPG

       锂电池隔膜是锂离子电池的四大主要部件之一,在锂离子电池中起到隔离正负极、防止正负极接触短路和给锂离子提供通道允许锂离子通过的作用。目前为了更好的匹配动力电池的安全和性能要求,涂层隔膜运用于动力电池中已逐渐成为主流。

       勃姆石(AlOOH)在焙烧中能够保持原有的介观形貌,因此可作为制备不同形貌纳米氧化铝的前驱体。除此之外,AlOOH还可用作陶瓷材料、催化剂及载体材料、锂电池隔膜涂层以及光学材料等。

       作为锂电池涂覆材料,勃姆石主要用于锂电池电芯隔膜和极片的涂覆。涂覆在锂电池电芯隔膜上能够提高隔膜的耐热性,增强隔膜的抗刺穿性,提高锂电池的安全性能;涂覆在锂电池的极片中,可避免正极材料极片分切过程中产生的毛刺刺穿隔膜,提高锂电池的安全性能,改良电池生产工艺,提高能量密度。此外,受益于磁性异物含量低、吸水率低、比重低、莫氏硬度低的特点,勃姆石还能有助于改善电池的倍率性能和循环性能,提升电芯的良品率,并减少电池在使用过程中的自放电,是提升锂电池安全可靠性的重要材料。


产品指标

型 号

JR14D

化学成分,n/a

AlO(OH)

晶体结构,n/a

Boehmite

晶体粒径(120-reflex),nm

13

Al2O3,%

75

堆积密度,g/ml

0.4-0.6

孔容,ml/g

0.7-0.9

比表面积,㎡/g >

180

分散度,% >

96

 

勃姆石在无机涂覆材料中的使用渗透率有望持续提升,具有如下优势:

1)硬度低,在切割和涂覆过程中,对机械的磨损小,能够降低设备磨损和异物带入的风险;

2)耐热温度高,与有机物相容性好;

3)密度小,相同质量的AlOOH比高纯Al2O3多涂覆25%的面积;

4)涂覆平整度高、内阻小;

5)能耗低,生产过程对环境更加友好;

6)制备过程更为简单,生产成本低。

 

锂电池涂覆材料种类介绍

       以勃姆石、氧化铝为主要涂覆材料的无机涂覆较以聚偏氟乙烯(PVDF)、芳纶为代表的有机涂覆和有机无机混合涂覆技术更加成熟。无机涂覆隔膜的可拉伸强度和热收缩率更好,下游客户已形成产业化应用。根据研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布的《中国锂离子电池隔膜行业白皮书(2020年)》,2019年中国锂电池涂覆材料出货量为1.55万吨,其中无机涂覆材料出货1.4万吨,占比达90.32%,有机涂覆材料、有机和无机结合的涂覆材料占比不到10%。当前市场上涂覆材料种类主要分为无机涂覆、有机涂覆、有机+无机涂覆三种方式。


涂覆材料

涂覆膜种类

产品特点

陶瓷

(勃姆石、氧化铝)

无机涂覆

①提高隔膜的耐热性,增强隔膜的抗刺穿性

②改善电池的倍率性能和循环性能

③提升电芯的良品率

④减少电池在使用过程中的自放电

陶瓷+PVDF

有机+无机涂覆

①耐高温、降低热收缩

②提升粘接性和电池硬度

③增强吸液性,提升循环寿命

PVDF、芳纶

有机涂覆

①提升粘接性和电池硬度

②提高隔膜的耐热性

③提高隔膜的抗氧化性


        近年来,AlOOH开始逐渐取代氧化铝成为新型的锂电池隔膜商用改性粉体。勃姆石在无机涂覆材料应用中的占比逐渐提升。据统计,2019年勃姆石占无机涂覆膜用量的比例为44%,较2016年增长30%,预计2025年勃姆石占无机涂覆膜用量的比例为75%。

 

中国无机涂覆膜用量及勃姆石膜占比(亿平方米)

中国无机涂覆膜用量及勃姆石膜占比.jpg

小结

在隔膜表面涂覆一层陶瓷,利用陶瓷材料良好的热稳定性、较高的机械强度、丰富的孔结构和良好的电解液浸润性,可提升锂离子电池的安全性、改善锂离子电池的电化学性能。受益于下游新能源汽车需求的持续增长以及勃姆石在锂电池电芯隔膜涂覆的渗透率提升,勃姆石市场空间将呈放大趋势。

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