リチウム電池材料の進化において、性能と安全性は最優先事項です。特殊なアルミナ一水和物であるベーマイトは、重要なコーティング材料として登場し、電池の安全性と性能を大幅に向上させています。均一なコーティングに不可欠な高純度で均一な微細ベーマイト粉末を製造するために、メーカーはジェットミルなどの高度な粉体処理技術を採用し、必要な正確な粒度分布を実現しています。高度な粉体処理ソリューションを提供する信頼できるプロバイダーとして、 エピックパウダー 機械は、これらの厳しい生産要求を満たす設備を提供します。
1. ベーマイト入門
ベーマイトは、分子式γ-AlOOHで示される軟質三水酸化アルミニウムとも呼ばれ、ダイアスポア（主にα-AlO(OH)）とともにボーキサイト鉱石の主成分です。ドイツの化学者ヨハン・ベームは1925年にこの鉱物を初めて特定しました。その後、1927年にドラパラントはレ・ボー＝ド＝プロヴァンス産のボーキサイト分析によってその存在を確認しました。この鉱物は後にこの地域にちなんで命名されました。
2. ベーマイトの製造方法
ベーマイトは熱力学的に準安定な相であり、高温で容易に脱水する。酸、アルカリ、炭化、アルコキシド加水分解、有機錯体加水分解、水熱法など、複数の合成経路で生成できる。コーティング用途では、工業規模生産では化学合成が用いられ、結晶変態の制御が優先される。特に粒子径の微細化が進む中で、効果的な電池コーティングに必要な微細で狭い粒度分布を実現するには、精密な粉砕工程が必要となることが多く、そこでは以下のような技術が用いられる。 ジェットミル 最終製品の細かさと一貫性を優れた方法で制御します。
1) 酸法：このプロセスでは、塩基を使用してアルミニウム塩溶液からγ-AlOOH を沈殿させます。
2) アルカリ法：この方法では、酸を使用してアルミン酸塩溶液からγ-AlOOH を沈殿させます。
3) 炭化法：CO2をアルミン酸ナトリウム溶液に吹き込む特殊なアルカリ法。
4) アルコキシド加水分解法：溶媒中のアルミニウムアルコキシドを加水分解する。
5) 有機錯体加水分解：加水分解の前に有機配位子との錯体を形成することを伴う。
6) 水熱法：高圧、高温の水環境を利用して、アルミナ前駆体を高純度で結晶化度の高いベーマイトに変換します。
コーティングに使用されるベーマイトは、結晶転移を中心とした化学合成プロセスによって生成されます。
3. リチウム電池セパレータコーティングにおけるベーマイトの応用
ベーマイトは、主にリチウム電池のセパレーターや電極シートのコーティングに使用されます。セパレーターコーティングとして、耐熱性、穿刺強度、そして電池全体の安全性を高めます。電極においては、切断工程におけるバリの発生を抑え、内部短絡を防止します。さらに、ベーマイトは磁性不純物含有量、吸水性、比重、モース硬度が低いため、レート特性、サイクル寿命、生産歩留まり、自己放電の低減に貢献します。これらのコーティングを完全に均一かつ効果的にするには、原料となるベーマイト粉末が非常に高品質で均一である必要があります。最新のベーマイトジェットミルシステムは、この役割において卓越した性能を発揮します。これらのシステムは、汚染を最小限に抑え、超微細で分布の狭いベーマイト粉末を製造できるように設計されています。この機能は、セパレーター上に均一なリチウムイオンチャネルを形成するために不可欠であり、電池の性能と安全性を直接的に向上させます。
| コーティング材 | セパレータコーティングタイプ | 主な製品特性 | 主な応用分野 |
| セラミック（ベーマイト、超微粒子アルミナ） | 無機コーティング | セパレーターの耐熱性と穿刺強度を向上させ、バッテリーのレート能力とサイクル性能を強化し、セルの生産歩留まりを高め、バッテリー使用中の自己放電を減らします。 | パワーリチウム電池、民生用電子機器用電池 |
| セラミック + PVDF | 有機無機ハイブリッドコーティング | 耐高温性、熱収縮の低減、接着力とバッテリー剛性の向上、電解液吸収の強化、サイクル寿命の延長。 | 家電製品用バッテリー |
| PVDF、アラミド | 有機コーティング | 接着力と電池剛性を向上。セパレータの耐熱性と耐酸化性も向上。 | 家電製品用バッテリー |
リチウム電池セパレーターにおけるベーマイトの主な利点は次のとおりです。
1. プレート状の構造により、通気性を損なうことなくリチウムイオンのチャネルを形成します。
2. 磁性不純物含有量が低いため、セルの歩留まりが向上し、自己放電が減少します。
3. 化学的、電気化学的安定性に優れ、電解質の腐食に耐えます。
4. 狭い粒度分布により、均一なコーティングと一貫した性能が保証されます。
5. 高純度により熱的および化学的安定性が向上します。
6. 硬度が低いため、コーティング機械の摩耗が軽減されます。
7. 比重が低いためカバー範囲が広がり、コストと重量が削減され、エネルギー密度が向上します。
4. ベーマイトの市場展開
GGIIのデータによると、世界のベーマイト消費量は2024年に7万3,000トンに達し、そのうち中国は5万9,000トンを占め、前年比3億1,100万トン増加しました。主要な市場動向としては、粒子径の微細化と、バッテリー生産量の増加およびコーティング浸透率の向上に伴う需要の増加が挙げられます。GGIIは、中国のリチウム電池用ベーマイト使用量は2025年に7万4,000トンに達し、2024年から2027年にかけて年平均成長率（CAGR）が2億1,000万トンを超えると予測しています。
Epic Powder Machinery: 先端材料処理のパートナー
ベーマイトのような高性能材料の製造は、ジェットミルなどの高度な粉体処理技術に大きく依存しています。Epic Powder Machineryは、高性能粉砕・分級装置の研究開発・製造を専門としています。当社のジェットミルシステムと空気分級機は、高精度、高効率、高信頼性を実現するよう設計されており、リチウム電池材料コーティングなどの用途に求められる、微細で均一な粉体の製造に最適です。 エピックパウダーマシナリー企業は高度なテクノロジーを活用して製品の品質を最適化し、急速に進化する新エネルギー材料市場において競争上の優位性を維持することができます。