Alumina is de grondstof voor aluminiumproducten en een hulpstof voor industrieën zoals de chemie en machinebouw. Het speelt al lange tijd een belangrijke rol in de nationale economie. Nieuwe industrieën, zoals telecommunicatie, nieuwe energie en halfgeleiders, groeien snel. Dit verhoogt de vraag naar hoogwaardige materialen. Hoogwaardige aluminiumoxideproducten winnen aan populariteit, vooral in de nieuwe energiemarkt die een waarde van biljoenen dollars vertegenwoordigt. Alumina is een cruciaal basismateriaal in deze sector geworden.
De nieuwe energiemarkt
Om de wereldwijde energiecrisis en milieuvervuiling aan te pakken, hebben landen beleid ingevoerd om de overgang naar koolstofarme energie te bevorderen. Dit beleid is gericht op het ondersteunen van de duurzame ontwikkeling van de nieuwe energiesector.
In de sector van nieuwe energievoertuigen groeien de productie en verkoop in China sinds 2021 gestaag. De jaarlijkse groei overschreed de 30% vier jaar op rij. In 2024 overschreed de productie en verkoop van nieuwe energievoertuigen voor het eerst de 10 miljoen eenheden, met respectievelijk 12,888 miljoen en 12,866 miljoen eenheden. Dit is een jaar-op-jaar stijging van 34,4% en 35,5%. Nieuwe energievoertuigen vertegenwoordigen nu 40,9% van de totale voertuigverkoop, een stijging van 9,3 procentpunten ten opzichte van 2023. Sommige instellingen voorspellen dat de Chinese markt voor nieuwe energievoertuigen in 2025 een waarde van 2,31 biljoen yuan zal bereiken.
Batterijsector
Volgens gegevens van het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie bedroeg de totale productie van lithium-batterijen in China in 2024 1.170 GWh, een stijging op jaarbasis van 24%, waarmee de totale waarde van de industriële productie meer dan 1,2 biljoen yuan bedroeg.
Toepassing van aluminiumoxide in de nieuwe energie-industrie
Kathodematerialen
In kathodematerialen van lithium-ionbatterijen kan de oppervlaktecoating van Al₂O₃ het capaciteitsbehoud, de prestaties bij lange cycli en de thermische stabiliteit van de kathodematerialen effectief verbeteren. De positieve effecten van Al₂O₃-oppervlaktecoatings op de prestaties van kathodematerialen kunnen zijn:
Werkt als fluoridevanger, verwijdert HF uit de elektrolytoplossing en onderdrukt het oplossen van overgangsmetalen in het kathodemateriaal.
Vormt een fysieke beschermende barrière op het kathodeoppervlak om onnodige nevenreacties tussen het kathodemateriaal en de niet-waterige elektrolyt te voorkomen.
Vorming van lithium-aluminide op het kathodeoppervlak om de diffusiesnelheid van lithiumionen te verbeteren en de weerstand tegen ladingsoverdracht te verminderen.
Vermindering van exotherme reacties en daardoor verbetering van de thermische stabiliteit van het kathodemateriaal.
Reageert met LiPF₆ om het elektrolytadditief LiPO₂F₂ te genereren, wat de batterijcyclusprestaties en levensduur verbetert.
Onderdrukking van het Jahn-Teller-effect en daardoor verbetering van de cyclusstabiliteit van de elektrode.
Separatorcoating
De scheidingsteken is technisch gezien de meest uitdagende component in lithium-ionbatterijmaterialen. De kostenverhouding is, na die van kathodematerialen, het laagst, en bedraagt ongeveer 10% tot 14%. In sommige high-end batterijen kunnen de kosten van de separator zelfs oplopen tot 20%.
Onderzoek toont aan dat het coaten van het separatoroppervlak aan één of beide zijden de stabiliteit bij hoge temperaturen verbetert. Het vermindert ook veiligheidsrisico's zoals elektrodecontact, verbranding en explosies veroorzaakt door thermische krimp van de separator. Dit verbetert de stabiliteit en levensduur van de separator aanzienlijk.
Hoogzuiver aluminiumoxide is een ideaal anorganisch coatingmateriaal. Het biedt uitstekende thermische stabiliteit en chemische inertheid, waardoor het perfect is voor keramische coatings op batterijseparatoren.
Anodematerialen
Alumina kan niet alleen op separatoren worden gecoat, maar ook op het oppervlak van anodes. Studies van Hou Min en Zhang Yanjiang hebben aangetoond dat het coaten van aluminiumoxide op het anodeoppervlak de stabiliteit van de anode-interface verbeterde, het verlies van actief lithium verminderde en het vermogen tot ladingbehoud en de cyclusprestaties van lithium-ionbatterijen verbeterde. Tijdens punctietests bleek de anodeoppervlaktecoating de ernst van de kortsluiting tussen de anode en de kathode te verminderen.
Elektrolyten
De prestaties van lithium-ionbatterijen worden grotendeels beïnvloed door de eigenschappen van de elektrolyt. Verschillende elektrolytsystemen worden gebruikt voor verschillende functies van lithium-ionbatterijen. Onderzoek heeft aangetoond dat het toevoegen van een bepaalde hoeveelheid aluminiumoxidepoeder aan de elektrolyt de geleidbaarheid van de elektrolyt effectief kan verbeteren, de weerstand tegen ladingsoverdracht kan verminderen en de elektrochemische prestaties van lithium-ionbatterijen kan verbeteren.
Elektrolyten van vaste-toestandbatterijen
De toevoeging van nano-alumina met hoge zuiverheid aan vaste elektrolyten van polymeren, zoals poly(ethyleenoxide) (PEO), kan de geleidbaarheid en stabiliteit van het polymeer verbeteren, de kristalliniteit van het polymeer verminderen en de ketenmobiliteit verhogen. Wanneer het wordt toegevoegd aan vaste elektrolyten van oxide, zoals granaat-type Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO) vaste elektrolyten, kan het de geleidbaarheid en het capaciteitsbehoud van de elektrolyt verbeteren.
Conclusie
Naast de bovengenoemde toepassingen is het gebruik van aluminiumoxide in de nieuwe energiesector verre van beperkt. Zo wordt het gebruikt in keramische componenten zoals relais, zekeringen en afdichtringen in voertuigen met nieuwe energie. In de nieuwe energiesector, die te maken heeft met uitdagingen op het gebied van thermisch beheer, speelt aluminiumoxide een belangrijke rol, niet alleen als warmteafvoerend substraat, maar ook als thermisch geleidende vulstof, vaak gebruikt in warmtegeleidende pasta's, gels en andere koelmaterialen. Kortom, aluminiumoxidematerialen hebben een breed toepassingsperspectief in de biljoenen dollars kostende nieuwe energie- en halfgeleidermarkten.
Epische poedermachines loopt voorop in de ontwikkeling van materialen voor de nieuwe energiesector. Dankzij onze expertise in ultrafijn slijpen en precisieproductie leveren wij hoogwaardige aluminiumoxideproducten voor diverse toepassingen, waaronder batterijcomponenten. Onze geavanceerde technologie zorgt ervoor dat onze materialen voldoen aan de strenge eisen van moderne industrieën en draagt bij aan de duurzame groei van de nieuwe energiemarkt. Vertrouw op Epic Powder voor de ondersteuning van uw innovaties met geavanceerde oplossingen.
