山東
近年來，隨著人們對鋰離子電池安全性要求越來越高，高純氧化鋁由于其耐高溫、耐腐蝕和絕緣的特性，被廣泛應用于阻燃隔膜、包覆型正極材料和固態電解質材料中，氧化鋁在鋰電領域發揮了重要作用。
氧化鋁對鋰電池有多重要呢？打個比喻，鋰電池得到氧化鋁簡直是“如魚得水”，氧化鋁對鋰電池堪稱是“鞠躬盡瘁，死而后已”，鋰電池有如今的地位，氧化鋁功不可沒。
01 氧化鋁全面提升隔膜性能
聚丙烯PP、聚乙烯PE及其衍生物類是鋰離子電池隔膜的常規材質，在高溫條件下存在使用風險，需要進行性能改進。
吳浩等探討了氣相法氧化鋁對鋰電池隔膜的改性機制，認為氣相法氧化鋁通過表面沉積、微觀結構調控等作用，從熱穩定性、機械強度、電解液親和性及電化學性能四大核心維度對鋰電池隔膜進行改性。
一是提升隔膜的熱穩定性。這源于其自身優異的熱穩定性和高熔點特性。例如，添加不同濃度氧化鋁后，隔膜熱失重逐漸下降，熱穩定性明顯改善。研究數據顯示，氧化鋁添加量為1%時，隔膜熱失重降至4.8%，較未添加樣品降低約0.4%;添加量達到7%時，熱失重降至3.0%，熱穩定性提升幅度達42%。
氣相法氧化鋁對熱穩定性的影響
二是增強隔膜的機械強度。氣相法氧化鋁可通過優化鋰電池隔膜的微觀結構，提升其抗拉強度、延展性和整體機械穩定性。實驗數據表明，氧化鋁添加量為1%時，隔膜抗拉強度較未添加樣品提高約12%;添加量達到5%時，抗拉強度提升幅度達35%。
三是改善隔膜的電解液親和性。采用氣相法沉積氧化鋁后，隔膜表面形成的微觀孔結構和極性基團，可促進電解液滲透與分布，讓電解液更充分地潤濕隔膜表面，從而提升離子導電性。同時，氧化鋁能顯著改善隔膜親水性，使電解液中溶劑分子充分滲透，形成均勻電解液層，進一步降低電池內阻，提升電池循環性能和能量密度。
四是提升隔膜的電化學性能。在鋰電池隔膜中添加氧化鋁，可顯著提升隔膜的離子導電性、降低電池內阻并提高鋰離子遷移速率，進而增強電池整體電化學性能。
氧化鋁改性隔膜的電化學性能分析
02 氧化鋁兼顧正/負極材料性能提升
在鋰離子電池正負極材料研究中，提高材料性能的一個重要途徑就是對電極材料的表面進行包覆處理。在電極材料表面涂覆Al2O3涂層，可以起到抗HF腐蝕、穩定電極結構、形成和保護SEI膜等關鍵作用。
田朋等采用氧化鋁溶膠浸漬-包覆法對NCM811正極材料和G/SiO負極材料進行改性。
氧化鋁改性前后NCM811循環性能匯總
由表格數據可知，摻雜氧化鋁的改性可以提高正極材料的循環穩定性，當氧化鋁的改性量為0.3%時，正極材料的容量保持率為82.45%，與未改性正極材料相比提升了6.84%。
氧化鋁改性前后G/SiO循環性能匯總
由表格數據可知，氧化鋁的改性可以提高負極材料的循環穩定性，當氧化鋁的改性量為0.7%時負極材料的容量保持率為93.45%，與未改性負極材料相比提升了6.23%。
03 氧化鋁全力支撐固態電解質發揮作用
在聚合物固態電解質研究中，許多基于溶解在聚醚中的金屬鹽的聚合物電解質，特別是聚環氧乙烷（PEO）被廣泛研究。在室溫下它們的電導率通常很低，通過添加納米氧化物不僅可以提高聚合物的導電性，還可以提高聚合物的穩定性。
在固體電解質的研究中，石榴石型Li7La3Zr2O12（LLZO）固體電解質是一個非常重要的研究方向，其優勢在于電解質離子電導率較高（5x10-3S/cm）、電解質膜機械強度較高和化學穩定性較好。組裝含有5%質量分數Al2O3固體電解質的全電池，循環200次后的容量保持率由未含Al2O3的82.3%提升到91.4%。聚合物電解質中的高比表面Al2O3納米顆粒可以吸收殘留雜質和電解質的分解產物，從而提高電極界面穩定性和鋰離子遷移可逆性。
參考文獻：
劉國剛：鋰電池高純氧化鋁的制備及應用研究進展，北京國家新能源汽車技術創新中心有限公司
吳浩：賦能鋰電“心臟瓣膜”——氣相法氧化鋁如何助力鋰電池隔膜性能升級研究，湖北匯富納米材料股份有限公司
田朋：氧化鋁溶膠改性鋰離子電池正負極材料的研究
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