[發(fā)明專利]耐腐蝕匣缽、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711426027.7
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108083824B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王家邦
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;H01M4/1391;H01M4/04
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李丙林

本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域，具體而言，提供了一種耐腐蝕匣缽、制備方法及其應(yīng)用。所述耐腐蝕匣缽包括底料和面料，所述底料主要由特定含量的高嶺土、滑石、α?氧化鋁、高鋁礬土、粒徑不大于0.5mm的高鋁礬土、粒徑不大于1mm的焦寶石和粒徑為1?2mm的焦寶石制備而成；所述面料主要由特定含量的粒徑不大于0.7μm的氧化鋁、粒徑不大于46.9μm的α?氧化鋁、粒徑不大于46.9μm的硅酸鋯、粒徑不大于1mm的硅酸鋯和粒徑為0.5?1.25mm的堇青石制備而成。上述該耐腐蝕匣缽具有成本低、性價比高、耐腐蝕性好和使用壽命長的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域，具體而言，涉及一種耐腐蝕匣缽、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，鈷酸鋰和三元鋰電池是國內(nèi)目前廣泛使用鋰電池的正極材料，而大部分的正極材料的生產(chǎn)都是在耐火窯爐中以高溫固相合成法制成，在合成過程中，承燒用的匣缽材料一般為堇青石、莫來石、石英和剛玉質(zhì)為主，在這些材料中以堇青石復(fù)合莫來石質(zhì)匣缽的產(chǎn)品應(yīng)用最廣。該類型匣缽是以堇青石、莫來石、以及剛玉為原料，加入部分粘土及微粉作為結(jié)合劑，在高噸位壓機下壓制成型，經(jīng)常溫養(yǎng)護后，再入耐火窯爐進行高溫?zé)芍频卯a(chǎn)品。并且，國內(nèi)外匣缽消耗的平均指標(biāo)是每噸正極材料消耗200-300公斤，用量非常大。

傳統(tǒng)工藝制備的莫來石堇青石質(zhì)匣缽具有諸多缺點，首先，傳統(tǒng)的莫來石堇青石質(zhì)匣缽的氣孔率高、體積密度小，內(nèi)部雜質(zhì)成分高易與鋰電池中的活性元素高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而造成匣缽的壽命不長并且容易被腐蝕，腐蝕造成匣缽的剝落掉入鋰電池正極材料中去，影響電池純度；其次，機壓成型過程中為了保證成型性能，必須加入高嶺土及硅微粉類結(jié)合劑，而該類結(jié)合劑在高溫下極易與鋰電池中的鋰元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)影響匣缽的使用壽命。上述因素最終導(dǎo)致匣缽耐腐型性不強、壽命短、熱震穩(wěn)定性差且多次使用容易污染電池原料。

匣缽經(jīng)過冷熱重復(fù)使用，絕大部分的匣缽不會超過20次，一般也就在15次左右就會報廢。造成這種情況的原因有兩個：一是匣缽在高溫窯爐中循環(huán)使用；二是高溫下正極材料對匣缽的侵蝕所造成的剝落。在實際生產(chǎn)中，往往是兩個因素的綜合影響造成匣缽使用壽命不高。鋰電池的正極材料先對匣缽腐蝕，尤其是高溫下的鋰氧化物具有非常高的活性，會跟匣缽中的耐火材料反應(yīng)，高溫下生成類似玻璃態(tài)的液相，這些液相成分在黏度的變化下不斷的沖蝕匣缽的固相表面，而匣缽表面的氣孔也會為這些腐蝕物提供通道，隨著時間的積累，類似玻璃態(tài)的堿金屬氧化物不斷地往匣缽深處滲透，這個通道越來越深，侵蝕產(chǎn)生的雜質(zhì)越來越多，生成鋰霞石、硅酸鋰、硅鋁酸鋰等低熔礦相，再加上匣缽在窯爐內(nèi)的進進出出，雜質(zhì)礦相的膨脹系數(shù)跟匣缽有較大差異，冷熱交替從而造成匣缽表面的剝落、開裂等現(xiàn)象，從而影響了匣缽的使用壽命。有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種耐腐蝕匣缽，該耐腐蝕匣缽具有成本低、性價比高、耐腐蝕性好和使用壽命長的優(yōu)點。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種耐腐蝕匣缽的制備方法，該方法工藝步驟科學(xué)合理、加工簡便、適合工業(yè)化生產(chǎn)，制備得到的耐腐蝕匣缽具有成本低、性價比高、耐腐蝕性好和使用壽命長的優(yōu)點。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種上述耐腐蝕匣缽在鋰離子電池正極材料生產(chǎn)中的應(yīng)用，能夠有效降低鋰離子電池正極材料的生產(chǎn)成本。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種耐腐蝕匣缽，包括底料和面料，所述底料主要由以下質(zhì)量份的底料原料制備而成：高嶺土8-16份、滑石6-10份、α-氧化鋁3-8份、高鋁礬土20-30份、粒徑不大于0.5mm的高鋁礬土6-14份、粒徑不大于1mm的焦寶石25-35份和粒徑為1-2mm的焦寶石5-15份；

所述面料主要由以下質(zhì)量份的面料原料制備而成：粒徑不大于0.7μm的氧化鋁10-20份、粒徑不大于46.9μm的α-氧化鋁5-15份、粒徑不大于46.9μm的硅酸鋯20-30份、粒徑不大于1mm的硅酸鋯20-30份和粒徑為0.5-1.25mm的堇青石30-40份。