氧化铝具有良好的热稳定性、物理特性和化学稳定性，被广泛应用于半导体材料、耐火防火领域、陶瓷领域和LED领域。近年来，随着人们对锂离子电池安全性要求越来越高，高纯氧化铝被广泛应用于阻燃隔膜、包覆型正极材料和固态电解质材料中，在锂电领域发挥了重要作用。随着氧化铝应用的不断扩大和深入，对氧化铝的纯度、粒径分布等技术要求日益提高，深入探究高纯氧化铝的生产方法，实现氧化铝的高效应用也备受关注。

高纯氧化铝的主要制备方法

国内生产高纯氧化铝的制备方法主要有：改良拜耳法、醇铝水解法、硫酸铝铵热解法和碳酸铝铵热解法。

高纯氧化铝生产工艺对比分析

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氧化铝在锂电池中的应用

1.在正极材料中的应用

在锂离子电池正极材料研究中，提高材料性能的一个重要途径就是对电极材料的表面进行包覆处理。目的是减少电解液的酸性物质与电极材料的接触，降低电极被氢氟酸腐蚀，减少酸碱副反应，对于提高正极材料结构稳定性大有帮助。

目前Al₂O₃是研究较多的氧化物包覆材料之一，因其储量丰富、价格便宜，并且能明显提升正极材料的结构稳定性、电化学性能和安全性而被广泛使用。

例如，LiMn₂O₄材料是一种高安全性电极材料，但是在高温环境和长期循环过程中，存在金属锰溶解现象，严重影响了电池的使用寿命，经过Al₂O₃包覆后的LiMn₂O₄其表面直接与电解液中氢氟酸的接触面积减小了，从而减轻了氢氟酸对电极材料的侵蚀影响，锰的溶解度也受到了控制，提高了LiMn₂O₄的结构稳定性，电极的容量衰减得到改善。

高镍材料是一种克容量高的正极材料，但高温循环寿命和安全性有待改善。包覆 Al₂O₃使正极检测到的放热峰起始位置后移，且放热量减小，说明Al₂O₃降低了镍钴锰酸锂的表面活性，提高了材料的热稳定性。

2.氧化铝在隔膜中的应用

隔膜作为实现正极与负极的物理隔离的关键材料，其性能对锂离子电池的可靠性和安全性等方面具有重大影响。锂离子电池在大电流长时间连续工作时会散发大量的热量，这要求隔膜熔点高，在较高温度时收缩率较低，以防止由于高温收缩或熔化而引起的正负极间的短路。

聚丙烯PP、聚乙烯PE及其衍生物类是锂离子电池隔膜的常规材质，在高温条件下存在使用风险，涂覆处理后的隔膜表面存在均匀的孔隙构造，隔膜的机械强度得到明显提升，并且陶瓷颗粒粒径小，陶瓷涂层比表面积高、孔隙较多，涂覆膜可以吸附更多的电解液（吸液率由187%提升到300%），对改善电池的电性能帮助较大。

3.在负极电极中的应用

氧化铝粉体不仅可以涂覆在隔膜上，还可以在负极表面涂覆。将氧化铝涂层均匀涂覆在石墨负极表面，实验证明负极涂覆氧化铝陶瓷没有对电池的大电流放电性能产生不良影响。在多次循环过程中，氧化铝涂层颗粒形貌和粒径保持基本稳定，涂层对石墨的晶体结构无明显影响，锂离子在石墨内部脱嵌行为没有明显变化。

涂覆氧化铝陶瓷涂层提高了负极界面的稳定性，减少了活性锂的损失，提高锂离子电池的荷电保持能力和循环性能。在针刺测试过程中，负极表面陶瓷涂层能够降低正负极短路的严重程度。

氧化铝涂覆的石墨负极照片

4.在固态电解质中的应用

随着新能源汽车产业的急速发展，消费终端对动力电池的综合性能要求越来越高。传统的锂离子电池的质量能量密度提升已经遇到了瓶颈，而且锂离子电池在高温和滥用条件下的安全问题突出。为了满足高能量密度和安全需求，发展固态电池技术是一条必经之路。

与液态电解质不同，固态电解质材料硬度高，具有一定的机械强度，对锂枝晶的生长有重要的抑制作用，锂金属在固态电池中可作为电极，因此可以大幅提升电池的能量密度。

在聚合物固态电解质研究中，许多基于溶解在聚醚中的金属盐的聚合物电解质，特别是聚环氧乙烷(PEO)被广泛研究。在室温下它们的电导率通常很低，通过添加纳米氧化物不仅可以提高聚合物的导电性，还可以提高聚合物的稳定性。高比表面积的Al₂O₃可以有效地保持液体电解质，并有助于吸附残留的微量杂质，从而提高复合聚合物电解质与锂金属的相容性。

常见固态电解质体系

总结

高纯氧化铝是重要的原料，在锂电池的电极材料、隔膜材料、固态电解质等方面的应用越来越广泛。氧化铝的引入，不仅有利于电极材料电化学性能的提升，还有利于电池安全性的提高。随着研究的深入，氧化铝在锂电池中的应用还会进一步地深化。国内当前在氧化铝提纯方面实现了技术突破，但还存在氧化铝批次差异大、颗粒粒度分布不合理及颗粒团聚严重等问题。因此，如何进一步提升和改良生产工艺、开发出环境友好且低成本的工艺路线，是提高我国氧化铝产品质量和实力的必经之路。

参考来源：

1.锂电池高纯氧化铝的制备及应用研究进展，刘国刚、陈龙、黄昊鹏、朱峰、宗磊（电源技术）；

2.氧化铝包覆锂离子电池正极材料的研究进展，徐前进、徐金钢、田朋（无机盐工业）；

3.负极氧化铝涂层对锂离子电池电性能的影响，侯敏、赵建伟、曹辉（电源技术）。

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