Aplikasi dan Peran Penguatan Aluminium Oksida

Aluminium oksida (Al₂O₃) adalah salah satu material anorganik yang paling umum dan banyak digunakan. Al₂O₃ merupakan bahan baku utama untuk produksi aluminium. Di saat yang sama, ia memainkan peran penting dalam keramik canggih, bahan abrasif, dan pendukung katalis. Dengan sifat-sifat seperti ketahanan suhu tinggi, ketahanan korosi, kekerasan, dan insulasi, aluminium oksida diterapkan dalam energi baru, kedirgantaraan, perlindungan lingkungan, dan bidang medis. Sebagai aditif, ia bertindak seperti "nutrisi", meningkatkan kinerja material lain. Ia dianggap sebagai material penguat multifungsi. Artikel ini memperkenalkan aplikasinya dalam baterai, keramik, dan polimer.

Bubuk Aluminium Oksida

Meningkatkan Baterai Lithium-Ion Kinerja dan Keselamatan

Baterai litium-ion sangat penting untuk penyimpanan energi dan kendaraan listrik. Performanya bergantung pada katoda, anoda, separator, dan elektrolit. Alumina, dengan stabilitas dan insulasi yang sangat baik, digunakan di semua komponen ini.

Bahan Katoda

Baterai Lithium-Ion

Aluminium oksida tipis lapisan pada bahan katoda meningkatkan retensi kapasitas, siklus hidup, dan stabilitas termal.
Dampaknya meliputi:

  • Menghilangkan HF dari elektrolit, mengurangi pelarutan logam.
  • Menciptakan penghalang pelindung, membatasi reaksi samping.
  • Membentuk litium aluminat untuk meningkatkan difusi ion dan menurunkan resistansi transfer muatan.
  • Mengurangi pembentukan panas, meningkatkan stabilitas termal.
  • Bereaksi dengan LiPF₆ untuk membentuk LiPO₂F₂, yang meningkatkan siklus kehidupan.
  • Menekan efek Jahn-Teller untuk menstabilkan elektroda.

Bahan Pemisah

Separator berlapis alumina tahan terhadap penyusutan pada suhu tinggi. Hal ini mencegah korsleting dan thermal runaway. Lapisan keramik juga memperkuat separator secara mekanis. Lapisan ini menyesuaikan porositas, meningkatkan transportasi ion, dan sangat meningkatkan keamanan.

Bahan Pemisah - Diafragma Alumina

Bahan Anoda

Pelapisan anoda dengan aluminium oksida meningkatkan stabilitas antarmuka dan mengurangi kehilangan litium. Dalam uji penetrasi jarum, sel berlapis keramik menunjukkan suhu puncak yang lebih rendah dan tidak ada ledakan. Sebaliknya, sel tanpa lapisan mencapai suhu di atas 400°C dengan asap dan ledakan.

Elektrolit dan Elektrolit Padat

Penambahan bubuk alumina ke dalam elektrolit cair meningkatkan konduktivitas dan mengurangi resistansi. Hal ini meningkatkan kinerja pengisian-pengosongan dan masa pakai siklus. Dalam elektrolit padat, alumina meningkatkan stabilitas antarmuka dan reversibilitas ion litium. Misalnya, penambahan alumina 5% ke dalam LLZO meningkatkan retensi kapasitas dari 82,3% menjadi 91,4% setelah 200 siklus.

Memperkuat Material Keramik

Alumina sendiri merupakan keramik berkinerja tinggi dengan kekerasan, ketahanan aus, dan modulus tinggi. Lebih penting lagi, alumina memperkuat keramik lainnya.

Zirkonia yang Diperkuat dengan Alumina (ATZ)

Zirkonia murni mengalami transformasi martensit, meningkatkan ketangguhan tetapi menyebabkan retakan selama pendinginan. Stabilisator seperti yttria dapat membantu, tetapi efeknya terbatas. Penambahan alumina sebagai fase kedua dapat mengatasi masalah ini.

  • Alumina kompatibel dengan zirkonia.
  • Meningkatkan kekuatan, ketangguhan, dan sifat anti-penuaan.
  • Komposit ini tahan terhadap panas, korosi, dan keausan.

Hasilnya, keramik ATZ dipelajari secara luas untuk aplikasi struktural.

Sistem Keramik Lainnya

Alumina juga meningkatkan kualitas silikon karbida dan keramik lainnya. Bahkan pada keramik alumina itu sendiri, penambahan sedikit nano-Al₂O₃ dapat mengurangi suhu sintering dan meningkatkan ketangguhan.

Meningkatkan Komposit Polimer untuk Disipasi Panas

Dalam kendaraan listrik, penyimpanan energi, dan perangkat elektronik 5G, manajemen panas sangat penting. Kepadatan daya yang tinggi menyebabkan suhu yang lebih tinggi. Panas berlebih mengurangi kinerja dan keamanan.

Polimer ringan, berbiaya rendah, dan mudah diproses. Polimer banyak digunakan dalam antarmuka termal dan bahan kemasan. Namun, polimer merupakan konduktor panas yang buruk. Konduktivitas termalnya biasanya hanya 0,1–0,5 W/(m·K).

Untuk mengatasi hal ini, pengisi dengan konduktivitas termal tinggi diperkenalkan. Aluminium oksida adalah pengisi yang paling umum. Bahan ini murah, bersifat isolator listrik, dan stabil secara kimia. Penambahan partikel alumina secara signifikan meningkatkan konduktivitas termal polimer. Hal ini membuat komposit cocok untuk kemasan baterai, stasiun pangkalan 5G, dan perangkat elektronik.

Kesimpulan

Aluminium oksida adalah material penguat multifungsi. Dalam baterai litium-ion, aluminium oksida meningkatkan stabilitas, siklus hidup, dan keamanan. Dalam keramik, aluminium oksida meningkatkan ketangguhan dan daya tahan. Dalam polimer, aluminium oksida meningkatkan konduktivitas termal. Dengan keunggulan ini, alumina memiliki nilai yang tak tergantikan dalam energi, elektronik, dan material canggih. Aplikasinya akan terus berkembang, mendorong inovasi dan peningkatan industri.

Bubuk Epik Formulir Kontak

    Silakan buktikan bahwa Anda adalah manusia dengan memilih truk

    Daftar isi

    HUBUNGI TIM KAMI

    Silakan isi formulir di bawah ini.
    Pakar kami akan menghubungi Anda dalam waktu 6 jam untuk mendiskusikan kebutuhan Anda akan mesin dan proses.

      Silakan buktikan bahwa Anda adalah manusia dengan memilih pesawat