[發明專利]用于制造電池隔膜材料的鋰酸鋁粉末及其制備方法

無效

• 申請號: 200810035187.3
• 申請日: 2008-03-26
• 公開（公告）號: CN101503205A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 聶君蘭
• 申請（專利權）人: 深圳市富易達電子科技有限公司
• 主分類號: C01F7/00
• 分類號: C01F7/00;C01D15/00
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司
• 代理人: 解文霞

技術領域

本發明屬于電池隔膜材料及其制作方法技術領域。

背景技術

燃料電池是一種高效、清潔的發電裝置，作為燃料電池中的一種，熔融碳酸燃料電池具有工作溫度高，余熱利用價值高、電催化劑為非金屬、可用脫硫煤氣作燃料使之社會和經濟效益顯著的優點。熔融碳酸鹽燃料電池由陰極、陽極和隔膜構成，其中隔膜是電池的核心部件，它必須具備較高的強度。

目前，該行業中認為較好的隔膜材料是鋰酸鋁(也稱為鋰鋁氧)。經高溫焙燒的方法制出鋰酸鋁粉體，將該粉體與一定量的粘合劑和增塑劑混合，滾壓成膜制作電池隔膜。鋰酸鋁是陶瓷體，用它制作電池隔膜，既使在制作中添加了一些增塑劑，但是其還是比較脆，熔融碳酸鹽燃料電池在600—700℃的高溫下工作中不可避免地要有停電、通電的交替變化，該隔膜材料在工作中的溫度變化較大，而現有技術中的鋰酸鋁的耐急冷急熱的性能較差，表現在隔膜經常出現裂紋，甚至破裂，由此造成竄氣，致使電池毀壞，經濟損失慘重。這一問題嚴重地影響到熔融碳酸鹽燃料電池的商業化應用。

發明內容

本發明的目的在于改進現有技術中的不足，提供一種用于制造電池隔膜材料的鋰酸鋁粉末，該粉末具有較高的耐冷熱沖擊性能，在急冷急熱交替變化的工作條件下不易開裂。

本發明的另一個的目的在于提供上述鋰酸鋁粉末的的制備方法。

為達上述目的，本發明采取的具體技術方案如下：

一種用于制造電池隔膜材料的鋰酸鋁粉末，包括鋰酸鋁和適量金屬單質粉末雜質，其中金屬單質粉末雜質是鋁、鋰和鎂中的一種或幾種。

上述的用于制造電池隔膜材料的鋰酸鋁粉末，金屬單質粉末雜質的總量占鋰酸鋁總重量的1—10％，更優選的是5—8％。

如果摻加的所述金屬單質粉末雜質為混合物，其中各種金屬單質粉末雜質的比例可以是相同的，也可以是不同的。如混合物由兩種金屬單質粉末構成，則各種金屬單質粉末的比例為1:1。如果混合物由三種金屬單質粉末構成，則各種金屬單質粉末的比例為1:1:1。

金屬粉加入Li—Al—O后，會形成金屬間陶瓷，由此可增加鋰酸鋁的抗熱冷沖擊能力。金屬抗冷熱沖擊能力遠大于非金屬。但是，金屬粉的加入量也不能太多，因為如果加入過多，則會影響到鋰酸鋁的耐高溫性和其它一些基本的優勢性能，如其導電性會提高，使其作為隔膜的絕緣性降低而影響使用效果。

用于制造電池隔膜材料的鋰酸鋁粉末的制備方法，其步驟是：

a、制備微細的Al₂O₃球形顆粒：制備濃度為0.5—2mol/L的Al2(SO4)3或Al2(NO3)3或AlCl3水溶液；

b、制備濃度為10—50％的NaOH或KOH水溶液；

c、制備濃度為15—3％的NH3.H2O或(NH4)2SO4水溶液；

d、將上述a、b、c三個步驟制得的水溶液同時以噴霧的方式注入到反應器中；

e、將與形成所述飽和溶液的Li2CO3摩爾數同摩爾數的前面步驟制得的Al2O3粉以及占Li2CO3和Al2O3重量總和的1—10％的單質金屬Al或Li或Mg粉末或其中兩種或三種的混合物加入LiZCO3飽和溶液中；

f、進行攪拌、濃縮至含水含量<3％；

g、熱合成：將上述烘干的晶體在500—800℃進行熱合成10—200小時。

上述的步驟a，其還可以制備上述三種鋁的化合物混合物的水溶液，如果是其中兩種化合物的水溶液，則其兩者的配比可以是1：1，如果是其中的三種化合物的水溶液，則三者的配比可以是1:1:1。

上述的步驟d，在噴霧的時候，較好的做法是：其中堿液自上而下噴霧，其它液體則自下而上噴霧；通過NaOH或KOH水溶液來調節反應物的酸堿度，維持pH值穩定的方法可以是：用定量泵固定上述a步驟的鹽溶液和c步驟的NH3的加入速度，同時，根據pH測定儀微調b步驟制成的堿液的加入速度；微調堿液加入速度的方法可以有手動調節和自動調節兩種，在自動調節中，通過在堿液泵上設有與pH測定儀電連接的現有技術中的調節閥裝置實現根據反應液中pH值的波動及時改變堿液加入量的步驟。