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【原创】合适的粒径，提高在聚合物中的分散性是薄水铝石在锂电领域应用的关键——访大连理工大学田朋副教授

山川

2024.10.21 | 点击 1875次

导读 访大连理工大学田朋副教授。

中国粉体网讯 2024年9月27日，由中国粉体网主办的“2024全国高纯氧化铝粉体制备技术及应用交流大会”在江苏扬州绿地铂骊酒店成功召开。在本次大会现场，中国粉体网记者有幸邀请到众多专家学者做客“对话”栏目，围绕高纯氧化铝行业技术及应用进展进行了访谈交流。本期是对大连理工大学田朋副教授的专访。

中国粉体网：田教授您好，请问，什么是薄水铝石？它与氧化铝有着怎样的关系？

田教授：薄水铝石的化学式是γ-AlOOH。我们知道氧化铝它是没有这个氢元素的，这两者的主要联系在于：薄水铝石是氧化铝的重要的一个前驱体，经过高温煅烧之后，它就变成了氧化铝。薄水铝石有很多名字，比如说它还叫勃姆石、软水铝石、一水铝石、一水合氧化铝等等。可以说，这两种材料既有区别，又有联系。

中国粉体网：田教授，请问薄水铝石作为锂电材料的关键特性是什么？

田教授：作为锂电材料它关键的应用特性，第一个是它的杂质元素含量要符合要求，比如说钠、钙、铁等等这些杂质元素要符合锂电的要求，尤其是铁杂质含量。另外一个就是对它的粒径要求比较严格，要求必须在一定的粒径范围之内。比如说D10的颗粒尺寸不能太小，D97或者是D100的颗粒尺寸又不能太大，就是要求它必须有一个比较集中粒径范围，越稳定越好，也就是在激光粒度仪分析上，那个“峰”越窄越好。

中国粉体网：田教授，目前用于控制薄水铝石晶粒大小和形貌的技术方法有哪些？这些技术对锂电池有什么样的影响？

田教授：控制颗粒尺寸的方法都差不多，大同小异。例如改变合成过程中的一些参数，比如说改变pH值，加入一些表面活性剂，然后加入一些晶种来控制它的颗粒尺寸等等，只是说寻找这个合适参数的过程可能更为复杂一些。

技术影响方面，不同的技术会影响它的杂质元素的含量。还有就是刚才说到的会影响粒径的分布。可能不同的技术达到的D50的颗粒尺寸是相同的，但是颗粒分布的区间是否足够狭窄，这有可能是不一样的。

中国粉体网：田教授，除了锂电池，薄水铝石在其他类型电池中的应用和效果如何？

田教授：事实上现在报道的比较少，因为是我们课题组最先报道在锂电池固态电解质当中的应用。如果是涂附在隔膜表面的话，这方面已经完全产业化。比如说现在其它的一些电池，大家有可能就了解到这个钠电池也有在用。我们课题组最近也有研究生在做钠固态电池上的应用研究。因为它跟锂电池的隔膜的性质，或者说电解质的性能很相近，所以也能够有一些相通的应用。当然目前还处在研发阶段，还没有实际应用。

中国粉体网：田教授，在研究“薄水铝石晶粒和形貌控制”的过程中主要挑战是什么？未来，薄水铝石在锂电领域的研究方向和趋势是什么？

田教授：主要的一个挑战是薄水铝石在高分子中均匀分散。因为如果一旦发生团聚的话，这个颗粒尺寸过小或者过大都会有影响，比如说过大的时候，它与聚合物的接触面积变低，然后它对聚合物的改性性能也将变差。如果过小的话，本身它就会团聚，具有更大的表面能，造成与聚合物的相容性变差。它只是自身在团聚，那自身团聚之后，相当于是在聚合物里面形成了一个大的团聚体，那么整个聚合物的力学性能就会下降。所以说，未来的一个发展方向是需要提高它在聚合物中的分散性。

为了提高在聚合物中的分散性，我们可以去做一做比如说表面改性来提高它与聚合物的相容性。另外还要找到合适的粒径，刚才讲了太大的颗粒会造成接触面积小，太小的颗粒会造成团聚，所以合成合适的粒径的薄水铝石也是一个重要发展趋势。另外就是对于小粒径，虽然它分散性不好，但是它接触面积比较大。所以我们也希望对小的粒径进行表面的改性，来提高它在聚合物中的分散性。

当然还有一个最重要的前提，就是现在聚合物电解质能最后应用到未来的固态电池中。就是说实际上我们做了这么多工作，最后如果这个聚合物电解质没有被应用到这个领域当中，可能我们的工作未来的发展就没有那么大了。关键在于未来实际应用的到底是哪一类电解质，因为现在所有的电解质都存在或多或少的问题。目前相当于都在修炼自身，然后来适应这个产业。但是最终谁成功了，可能会在五年或十年之后才能看到。

中国粉体网：好的，今天的采访就到这里，感谢田教授。

（中国粉体网编辑整理/山川）

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