中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日，第五批專精特新“小巨人”企業(yè)公示名單發(fā)布，株洲市創(chuàng)銳高強(qiáng)陶瓷有限公司成功上榜。值得注意的是，創(chuàng)銳陶瓷的陶瓷微珠產(chǎn)品一般送到特斯拉、比亞迪、寧德時(shí)代等新能源企業(yè)，用作新能源鋰電池正負(fù)極材料的磨介、隔膜材料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至目前，創(chuàng)銳陶瓷的微珠產(chǎn)品國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率高達(dá)40%，國(guó)際市場(chǎng)占有率13%。
來(lái)源：創(chuàng)銳陶瓷，陶瓷微珠
這里所提到的陶瓷微珠，實(shí)際上就是氧化鋯研磨珠。目前，新能源汽車已成為推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的核心產(chǎn)業(yè)之一。在此背景下，市場(chǎng)對(duì)鋰電池的高安全性、高一致性、高合格率和低制造成本提出了更高的要求，而電池的制造水平又跟所用物料質(zhì)量息息相關(guān)。
2022年我國(guó)動(dòng)力電池累計(jì)裝車量294.6GWh, 累計(jì)同比增長(zhǎng)90.7%。其中三元電池累計(jì)裝車量110.4GWh,占總裝車量37.5%，累計(jì)同比增長(zhǎng)48.6%；磷酸鐵鋰電池累計(jì)裝車量183.8GWh,占總裝車量62.4%，累計(jì)同比增長(zhǎng)130.2%。
目前動(dòng)力電池按照正極材料以磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池裝機(jī)為主。主流的磷酸鐵鋰生產(chǎn)工藝中，用固相法生產(chǎn)磷酸鐵鋰粉體，通常需要用濕法研磨工藝對(duì)物料顆粒進(jìn)行解聚破碎，使其粒徑達(dá)到亞微米級(jí)別。因此需要使用納米級(jí)的電池材料來(lái)改善電池性能。而氧化鋯研磨珠作為最新一代納米電池材料的研磨介質(zhì)代表，具備高密度、高強(qiáng)度、耐磨性能良好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，能實(shí)現(xiàn)新能源電池材料納米級(jí)超細(xì)研磨和分散。
氧化鋯研磨珠：鋰電池關(guān)鍵材料的“解決大師”
氧化鋯研磨珠，由微纖維組織構(gòu)成，具備高密度、高強(qiáng)度、高韌性，耐磨性能良好、使用壽命長(zhǎng)，能幫助實(shí)現(xiàn)新能源電池材料納米級(jí)別的研磨、破碎和分散。與傳統(tǒng)的研磨介質(zhì)如氧化鋁球、硅酸鋯球、鋼球、瑪瑙球、玻璃珠相比，氧化鋯研磨珠具有無(wú)法比擬的研磨效率。
陶瓷研磨介質(zhì)性能相比
鑒于電池行業(yè)對(duì)電池材料細(xì)度和純度的高要求、實(shí)現(xiàn)優(yōu)良鋰電池的電池漿料的均勻分散性生產(chǎn)關(guān)鍵指標(biāo)，以及企業(yè)提效降本的剛需，氧化鋯研磨珠在解決鋰電池關(guān)鍵材料的研磨問(wèn)題上有卓越的表現(xiàn)。
第一，氧化鋯研磨珠可對(duì)磷酸鐵鋰及前驅(qū)體、鈦酸鋰、硅碳負(fù)極、碳納米管、石墨、石墨烯和鋰電陶瓷隔膜、氧化鋁隔膜等鋰電行業(yè)關(guān)鍵原料進(jìn)行超細(xì)超低磨耗研磨，可適用的材料相當(dāng)之廣。
第二，氧化鋯有極高的密度，能有效的提高研磨效率，減少物料研磨時(shí)間和循環(huán)次數(shù)，極大降低了比如人工、電耗、設(shè)備等帶來(lái)的綜合成本。
第三，憑借超強(qiáng)的硬度，氧化鋯研磨珠可將物料研磨至超細(xì)的納米級(jí)水平，并可使物料分散更均勻、更一致，顯著提升了動(dòng)力電池關(guān)鍵原材料的性能。
第四，氧化鋯研磨珠有多種尺寸，尺寸的多樣性能很好的實(shí)現(xiàn)電池材料從粗磨到精磨的過(guò)程。
小粒徑陶瓷微珠該如何制備？
為了適應(yīng)超細(xì)粉磨產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的研究人員把關(guān)注點(diǎn)放在如何制備出性能優(yōu)異、適應(yīng)性強(qiáng)的單分散亞毫米級(jí)，甚至是粒徑小于300μm的氧化鋯研磨介質(zhì)球的研究上。歐美及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)氧化鋯亞毫米級(jí)研磨介質(zhì)的研究和開(kāi)發(fā)較早，目前相應(yīng)的研發(fā)和生產(chǎn)規(guī)模均已趨于成熟，近幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)也在這方面進(jìn)行了大量的研究和資金投入，并形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。
大部分國(guó)內(nèi)生產(chǎn)氧化鋯研磨介質(zhì)的工廠主要還是采用傳統(tǒng)的滾動(dòng)成型、等靜壓成型等方法，生產(chǎn)出來(lái)的研磨介質(zhì)球在表面微觀結(jié)構(gòu)、球形度、研磨效率、使用穩(wěn)定性方面與國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品之間仍存在一定的差異。但國(guó)內(nèi)每年對(duì)氧化鋯研磨介質(zhì)，尤其是亞毫米級(jí)別的研磨介質(zhì)球的需求量仍在逐年增加，為了滿足生產(chǎn)需要，很多產(chǎn)品仍需進(jìn)口。
從制備工藝上來(lái)講，滾動(dòng)法和滴定法是非常適合制備小粒徑的氧化鋯微珠。
滾動(dòng)法通過(guò)類似“滾雪球”的原理制成，其優(yōu)勢(shì)在于：設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，適宜成型小粒徑的瓷球，但該法對(duì)粉體原料的要求很高，不僅要求粉料塑性好，還需具備一定流動(dòng)性，而氧化鋯粉體屬于瘠性料，控制不好的情況下會(huì)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致密、孔洞多的問(wèn)題，從而影響鋯珠的壓碎強(qiáng)度、維氏硬度和耐磨性。
滴定法工藝采用漿料滴入溶液后一次成型，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻致密。其優(yōu)勢(shì)在于：滴定工藝能夠?qū)崿F(xiàn)球徑的精準(zhǔn)控制；滴定過(guò)程中利用液體表面的張力，能夠?qū)崿F(xiàn)球徑的“真圓”以及表面的“光潔”，杜絕異形微珠的產(chǎn)生，提高研磨效率；滴定過(guò)程中利用自身的重力，能夠輕而易舉地實(shí)現(xiàn)坯體的“高致密”性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氧化鋯微珠“高耐磨”的效果；燒結(jié)后具有“光潔”的表面，從而避免表面拋光對(duì)于鋯球品質(zhì)帶來(lái)的影響。目前在國(guó)內(nèi)，國(guó)瓷材料使用公司自制水熱合成的6nm高純超細(xì)氧化鋯為原材料，通過(guò)滴定法所生產(chǎn)的氧化鋯陶瓷微珠可低溫?zé)Y(jié)且內(nèi)部無(wú)氣孔，具有高致密性、高強(qiáng)度、高韌性、低磨耗等性能。使用國(guó)瓷定制路線在1200℃燒結(jié)的氧化鋯球的平均晶粒大小約為150nm�？蛇m用于電極材料、多層陶瓷電容器、油漆、涂料等高機(jī)能材料的分散與研磨。
國(guó)瓷材料的氧化鋯微珠
此外，凝膠注模成型工藝也被用于制備陶瓷球的研究中。凝膠注模成型工藝可制備出內(nèi)部均勻、致密度大、強(qiáng)度高、球形度好、近凈成形的陶瓷微珠，其生產(chǎn)成本較低、無(wú)需模具、可進(jìn)行大量生產(chǎn)。為了滿足工程、生物、能源、信息等領(lǐng)域?qū)ρ趸喬沾晌⒅樵絹?lái)越高的需求，研究制備單分散的亞毫米級(jí)氧化鋯陶瓷微珠的凝膠注模成型工藝具有很大的實(shí)際意義。
在用凝膠注模成型方法制備陶瓷微珠的過(guò)程中，制備高固含、低粘度的二氧化鋯混合高分子漿料、如何將漿料分散成小液滴、小液滴如何在有限的時(shí)間內(nèi)固化成凝膠球等方法仍有待于進(jìn)一步探索和改善，微珠產(chǎn)品的性質(zhì)和使用性能仍有待于提高。
在材料上，現(xiàn)有實(shí)踐證明，氧化釔和氧化鈰穩(wěn)定的氧化鋯珠是較理想的研磨介質(zhì)，具有較高的斷裂強(qiáng)度和耐磨性。但據(jù)外媒報(bào)道，東麗工業(yè)公司宣布，已開(kāi)發(fā)出大規(guī)模生產(chǎn)無(wú)稀土氧化鋯球的技術(shù)。這種球高度耐用，可用于研磨多層陶瓷電容器（MLCC）的陶瓷材料和鋰離子電池的電極材料。
來(lái)源：東麗工業(yè)官網(wǎng)
在油漆、油墨、非礦等傳統(tǒng)研磨比較發(fā)達(dá)的行業(yè)，鋯珠早已完全國(guó)產(chǎn)化，但由于國(guó)內(nèi)亞毫米級(jí)氧化鋯陶瓷微珠關(guān)鍵技術(shù)還未完全突破，我國(guó)粒徑小于0.3 mm的氧化鋯陶瓷微珠還未產(chǎn)業(yè)化，小粒徑的氧化鋯微珠還有很長(zhǎng)的一段路要走。
參考來(lái)源：
吉依民：氧化鋯陶瓷微珠滾制成型技術(shù)與性能研究
儲(chǔ)璐：凝膠注模成型亞毫米級(jí)氧化鋯陶瓷微珠的工藝研究
株洲日?qǐng)?bào)：“珠”一“機(jī)”闖天下——走進(jìn)第五批國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”系列報(bào)道之一。
高工鋰電：電池材料納米級(jí)超細(xì)研磨“秘密”
DeburringTec去毛刺技術(shù)：氧化鋯研磨珠 | 鋰電池負(fù)極材料高純度高均一的納米級(jí)磨介，助力相關(guān)工藝及產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)
中國(guó)粉體網(wǎng)：粒徑小于0.3ｍｍ的氧化鋯陶瓷微珠很重要！但卻很少見(jiàn)？
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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