[发明专利]一种低吸水性勃姆石的制备方法

说明书

本发明揭示了一种低吸水性勃姆石的制备方法，其以氢氧化铝、水为原料，加入封端剂后进行砂磨处理，然后将砂磨后的浆料用纯水稀释，再将稀释后的浆料放入反应釜中进行水热反应，反应结束后进行过滤、洗涤、干燥、打散，得到低吸水性的勃姆石。本发明勃姆石的制备方法在不需要调节体系的PH值的情况下，通过封端剂分解生成的羟基与勃姆石表面的羧基结合，最终以碳链封端，而降低勃姆石吸收水的能力，且勃姆石的粒径分布窄、结晶度高、形貌均一。

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，具体涉及一种用于锂电池隔膜涂层的低吸水性勃姆石的制备方法。

背景技术

勃姆石又称薄水铝石、一水软铝石(水合氧化铝)，其化学式为γ-AlOOH，是铝土矿主要成分。属于正交晶系，具有层状结构，每单一结构层内，氧离子(O^2-)以立方密堆积排列在八面体的顶点，铝离子(Al³⁺)位于八面体的中央形成双层结构，氢氧根(OH^-)位于层状结构的表面上，层与层之间由氢键连接在一起。因其独特的晶体结构和形态，勃姆石具有零点电荷、界面自由能高、孔隙率大、比表面积大、分散性好、胶溶性好、耐热度高等特点，在陶瓷、光学、半导体、催化剂等领域具有广泛的应用。

由于勃姆石优异物理、化学性能，其在一些新发展的领域也被广泛应用。如在电池隔膜涂覆材料这方面，勃姆石已经被应用，市场上甚至有专门用在电池隔膜涂覆材料方面的勃姆石产品。在隔膜上涂上一层勃姆石涂层后，能有效起到类似于α-Al₂O₃的作用：避免电极之间短路，提高锂电池使用的安全性，并能提升对电解液的吸液保液性。而且由于所合成的勃姆石价格远低于α-Al₂O₃的价格，使用勃姆石代替α-Al₂O₃作为隔膜涂覆陶瓷材料，能极大地降低涂覆隔膜生产成本，并减少氧化铝硬度大对涂覆时微凹辊的磨损、隔膜分切时对刀片的磨损。

目前，由于对热收缩性和保液量的需求，常在聚乙烯基膜上涂覆一层勃姆石涂层，来增强电池整体性能。但勃姆石表面容易吸附水分，而水分会使电池产生气体，电池内部压力增大，电池容量下降，影响电池性能，因此，控制氧化铝隔膜水分含量对提高电池性能和电池品质具有重要意义。

目前勃姆石的制备方法主要有水热合成法、溶胶-凝胶法、沉淀法、离子液法、硬模板法等，其中水热合成法由于制备过程简单，成本较低，适合工业化生产，因此工业上通常使用水热合成法来生产勃姆石。在中国专利CN104944454A，名称为“一种粒径可控的勃姆石制备方法”的发明专利中公开了一种利用水热合成法制备粒径可控的勃姆石，具体参见说明书[0007]段：“将Al(OH)³与水混合形成20-60％(质量分数)的悬浊液，调节pH2-9，在温度170-240℃、压强1.0-1.7MPa的条件下处理24-40小时，再通过过滤、烘干、打散即可得到单分散的勃姆石。”该方法得到的勃姆石粒径分布窄，形貌单一，纯度高。但是在合成过程中pH值会调到2，具有强酸性，对设备的腐蚀很大，同时水热处理时间太长(24-40h)，会大大增加生产成本。

中国专利CN106186008A，名称为“一种锂电池隔膜涂层用勃姆石及其水热制备方法”的发明专利中公开了一种锂电池隔膜涂层用的勃姆石水热制备方法。具体参见说明书[0007]-[0015]段：“将纯水溶液升温至30℃～100℃；(b)将Al盐溶于纯水，搅拌后制得Al盐溶液；(c)将沉淀剂溶液滴入到Al盐溶液进行搅拌水解；(d)快速调节上述溶液PH值为3.5～5.5，然后将溶液恒温陈化1～10小时；(e)陈化后，去除固液混合物中的水分；(f)将得到的不定型铝前驱体和沉淀剂溶液放入(大型)高温高压反应釜中反应，填充度为60～80％；(g)将反应釜在快速搅拌状态下，升温至150～250℃，自然降温，得到γ-AlOOH浆料；(h)将得到的γ-AlOOH浆料洗涤1～7次后，进行喷雾干燥，制得勃姆石粉体。”该方法的优点是得到的勃姆石粉体为菱形的板状，分散性良好，结晶度高。但是制备过程较为复杂，需要调节溶液pH值。并且采用的是铝盐为原料，价格相对较高，增加制造成本。