一種用於鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽及製造方法
2023-06-03 10:01:06 1
專利名稱：一種用於鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽及製造方法
技術領域：
本發明涉及一種用於鋰電池正極材料焙燒的匣缽及其製備方法，屬耐火窯具的製備領域，這種鋰電池正極材料焙燒用匣缽具有高安定長壽命的特點。
背景技術：
鋰電池正極材料必須經過高溫窯爐的焙燒，燒成必須採用匣缽來裝載，由於鋰電池正極材料所採用的原料在合成過程中會分解產生滲透能力和反應活性強的氧化鋰對匣缽進行侵蝕，易發生剝落、粉化等問題，匣缽的使用壽命一般在20次以下。針對匣缽的抗腐蝕性及使用壽命，研發抗腐蝕性能好，長壽命的匣缽對於鋰電池正極材料的生產及技術進步有十重要的作用。中國專利申請200910146662. 9公開了一種「用於製造鋰離子電池的正極活性物 質的匣缽及其製造方法」，成份中含有氧化鋁46-68%、氧化鎂13-22%、二氧化矽12_36%，三氧化二鐵O. 5%以下。這種以尖晶石、堇青石、莫來石為原料構成氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽為化學成份的組成配方，有著較好的耐腐蝕性，但由於配方中的尖晶石及氧化鎂的質量比較高，材質的線膨脹比莫來石高出許多，在20-1500°C的線膨脹係數，尖晶石為9X10_6/°C、氧化鎂為14. 2 X 10_6 /0C ―1，但莫來石僅為5. 3 X 10_6 /°C ―1，在鋰電池正極材料高溫固相合成時，匣缽的熱震性能相對差，比較容易出現開裂。中國專利申請200910096395. 9公開的「鋰電池材料焙燒匣缽的製作配方」，各組份重量百分比為氧化鋁45-70%、氧化鎂10-20%、二氧化矽15-35%，氧化鋯1_3%，金屬鋁粉
1-5%。存在的不足是鋁是中性材料，金屬鋁粉的活潑性相對來說也是中性，抗一般的鹼性材質尚可，但對鋰電池正極材料高溫固相合成時分解產生的參透能力和反應活性強的氧化鋰、鈷酸鋰的強鹼腐蝕，抗侵蝕能力相對不強，對匣缽的抗腐蝕能力的提高產生不了多大的積極作用。
發明內容
本發明的目的是提供一種用於鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，通過配方和製造方法的改進，提高匣缽的抗腐蝕性能和熱震性能，提高匣缽的使用壽命，為鋰電池正極材料的技術進步及降低生產成本提供保障。本發明目的實現，在充分掌握了限制使用壽命提高的因素基礎上，主要改進組成莫來石相的骨料中加入鈦酸鋁微粒，同時在基質料中加入氧化鈣微粒以及氧化鋯微粒，從而克服現有技術的不足，實現本發明的目的。具體是這樣實施的一種用於鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，其特徵在於原料組份的重量配比為
氧化鋁 0 2 mm50% 85%
二氧化矽 0 O. 2 mm 3% 30%氧化鎂 0 O. I mm 1% 15%
鈦酸鋁(200目1% 15%
氧化鈣 (200目1% 10%
氧化鋯彡200目1% 10%。本配方中，骨料中加入有鈦酸鋁微粒，加入的鈦酸鋁是一種集低熱膨脹係數和高溶點的新型材料，熱膨脹係數小，甚至可以出現負膨脹，是低膨脹材料中耐高溫性能最好的一種，從顯微結構和狀態來看，內部有晶體和氣孔，決定了其具有金屬及其它高分子材料不具備的導熱係數低，抗渣、耐鹼、耐蝕，在耐磨損、耐高溫、搞鹼、耐腐蝕等條件苛刻的環境下廣泛使用，尤其是高熱震性的場合。本配方中，基質料中加入氧化鈣微粒以及氧化鋯微粒。加入氧化鈣調節材質的酸 鹼性，它在高溫下與材料中氧化鎂、氧化鋯反應形成具有抗議鹼性的複合相。加入氧化鋯，通過二氧化鋯的馬氏體相變引入負膨脹機制，使基質的熱膨脹係數降低，產生微裂紋，使之能夠吸納部分熱膨脹產生的能量，減小熱應力，提高匣缽的抗熱震性能，同時二氧化鋯的化學惰性對於匣缽的抗腐蝕能力的提高產生一定的積極作用。本發明配方對於改進匣缽的抗鹼性及抗熱震性能的提高產生良好的作用，經試驗試用，有效使用壽命比目前普遍使用的匣缽壽命延長30% 100%。這種用於鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽的優選配方是原料組份的重量配比為
氧化鋁為0 2 mm60% 80%
二氧化矽 0 O. 2 mm8% 20%
氧化鎂 0 O. I mm4% 10%
鈦酸鋁(200目3% 8%
氧化鈣(200目2% 5%
氧化鋯彡200目2% 4%。這種用於鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽的製造方法是將各原料按配比混合，通過混練設備進行充分均勻混和，製成泥料並進行困料8 48小時處理後成坯料備用，坯料通過壓製成型工藝製成坯件，坯件經過烘房乾燥後用氧化氣氛燒結，燒結溫度1300 1550°C，燒成周期為36 60小時，製備得到成品匣缽。通過上述方法製備的匣缽用於鋰電池正極材料的生產，具有高安定、長壽命特點，有效使用壽命比目前普遍使用的匣缽壽命延長309^100%。
具體實施例方式實施例I
採用經過精選處理的原料，各組份質量百分比為氧化鋁為50%，二氧化矽為30%，氧化鎂為10%，鈦酸鋁5%，氧化鈣3%，氧化鋯2%。各原料通過混練設備進行充分均勻混和，製成泥料並進行困料8小時處理後成坯料備用，坯料通過壓製成型工藝製成坯件，坯件經過烘房乾燥後用氧化氣氛燒結，燒結溫度1300°C，燒成周期為50小時，製備得到成品匣缽。經檢測合格的匣缽投入試用。經鋰電池正極材料試用21次，匣缽內表面不出現剝落、粉化情況，再試用10次，出現細小裂紋。
實施例2
採用經過精選處理的原料，各組份質量百分比為氧化鋁為55%，二氧化矽為13%，氧化鎂為4%，鈦酸鋁15%，氧化鈣10%，氧化鋯3%。各原料通過混練設備進行充分均勻混和，製成泥料並進行困料24小時處理後成坯料備用，坯料通過壓製成型工藝製成坯件，坯件經過烘房乾燥後用氧化氣氛燒結，燒結溫度1380°C，燒成周期為36小時，製備得到成品匣缽。經檢測合格的匣缽投入試用。經鋰電池正極材料試18次，匣缽內表面不出現剝落、粉化情況，再試用8次，出現細小裂紋。實施例3
採用經過精選處理的原料，各組份質量百分比為氧化鋁為60%，二氧化矽為20%，氧化鎂為15%，鈦酸鋁3%，氧化鈣1%，氧化鋯1%。各原料通過混練設備進行充分均勻混和，製成泥料並進行困料20小時處理後成坯料備用，坯料通過壓製成型工藝製成坯件，坯件經過烘房乾燥後用氧化氣氛燒結，燒結溫度1450°C，燒成周期為48小時，製備得到成品匣缽。經檢·測合格的匣缽投入試用。經檢測合格的匣缽投入試用。經鋰電池正極材料試用25次，匣缽內表面不出現剝落、粉化情況，再試用15次，出現細小裂紋。實施例4
採用經過精選處理的原料，各組份質量百分比為氧化鋁為65%，二氧化矽為14%，氧化鎂為1%，鈦酸鋁8%，氧化鈣2%，氧化鋯10%。各原料通過混練設備進行充分均勻混和，製成泥料並進行困料36小時處理後成坯料備用，坯料通過壓製成型工藝製成坯件，坯件經過烘房乾燥後用氧化氣氛燒結，燒結溫度1450°C，燒成周期為50小時，製備得到成品匣缽。經檢測合格的匣缽投入試用。經檢測合格的匣缽投入試用。經鋰電池正極材料試用16次，匣缽內表面不出現剝落、粉化情況，再試用18次，出現細小裂紋。實施例5
採用經過精選處理的原料，各組份質量百分比為氧化鋁為80%，二氧化矽為8%，氧化鎂為5%，鈦酸鋁1%，氧化鈣5%，氧化鋯1%。各原料通過混練設備進行充分均勻混和，製成泥料並進行困料48小時處理後成坯料備用，坯料通過壓製成型工藝製成坯件，坯件經過烘房乾燥後用氧化氣氛燒結，燒結溫度1520°C，燒成周期為60小時，製備得到成品匣缽。經檢測合格的匣缽投入試用。經檢測合格的匣缽投入試用。經鋰電池正極材料試用23次，匣缽內表面不出現剝落、粉化情況，再試用15次，出現細小裂紋。實施例6
採用經過精選處理的原料，各組份質量百分比為氧化鋁為85%，二氧化矽為3%，氧化鎂為1%，鈦酸鋁6%，氧化鈣1%，氧化鋯4%。各原料通過混練設備進行充分均勻混和，製成泥料並進行困料48小時處理後成坯料備用，坯料通過壓製成型工藝製成坯件，坯件經過烘房乾燥後用氧化氣氛燒結，燒結溫度1550°C，燒成周期為60小時，製備得到成品匣缽。經檢測合格的匣缽投入試用。經檢測合格的匣缽投入試用。經鋰電池正極材料試用22次，匣缽內表面不出現剝落、粉化情況，再試用14次，出現細小裂紋。
權利要求
1.一種用於鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，其特徵在於原料組份的重量配比為 氧化鋁 0 2 mm50% 85% 二氧化矽 0 O. 2 mm3% 30% 氧化鎂 0 O. I mm1% 15% 鈦酸鋁(200目1% 15% 氧化鈣 (200目1% 10% 氧化鋯彡200目1% 10%。
2.根據權利要求I所述的用於鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，其特徵在於原料組份的重量配比為 氧化鋁為0 2 mm60% 80% 二氧化矽 0 O. 2 mm8% 20% 氧化鎂 0 O. I mm4% 10% 鈦酸鋁(200目3% 8% 氧化鈣(200目2% 5% 氧化鋯彡200目2% 4%。
3.根據權利要求I或2所述的用於鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，其特徵在於製造方法是將各原料按配比混合，通過混練設備進行充分均勻混和，製成泥料並進行困料8 48小時處理後成坯料備用，坯料通過壓製成型工藝製成坯件，坯件經過烘房乾燥後用氧化氣氛燒結，燒結溫度1300 1550°C，燒成周期為36 60小時，製備得到成品匣缽。
全文摘要
一種用於鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，屬耐火窯具的製備領域，原料組份是氧化鋁0~2㎜50%~85%，二氧化矽0~0.2㎜3%~30%，氧化鎂0~0.1㎜ 1%~15%，鈦酸鋁≤200目1%~15%，氧化鈣≤200目1%~10%，對於改進匣缽的抗鹼性及抗熱震性能的提高產生良好的作用，經試驗試用，有效使用壽命比目前普遍使用的匣缽壽命延長30%~100%。
文檔編號C04B35/66GK102914165SQ20121040243
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者王立平 申請人:江蘇三恆高技術窯具有限公司