[發明專利]一種匣缽及其制備方法

有效

• 申請號: 201810491653.2
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108341666B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 葉國田;丁達飛;翟鵬濤
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C04B35/185
• 分類號: C04B35/185;C04B35/622;F27D5/00
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 黃鵬飛

本發明提供一種匣缽，包含以下重量百分比的原料：65?87％的莫來石、5?10％的剛玉、3?7％的活性α?氧化鋁及5?10％的合成鋁酸鉀；所述合成鋁酸鉀的化學組成中包含重量百分比分別為92.0?93.0％的Al₂O₃與7.0?8.0％的K₂O。所述匣缽具備較強的抗熱震和抗侵蝕能力，能夠用于煅燒三元正極材料。本發明還提供一種匣缽的制備方法。

【技術領域】

本發明屬于耐火材料技術領域，尤其涉及一種匣缽及其制備方法。

【背景技術】

鋰離子電池因其具備儲存能量、可快速充放電、循環壽命長、環境友好等特點得到了廣泛應用。正極材料是決定鋰離子電池性能的關鍵因素之一，而鎳鈷錳酸鋰等三元材料因具有高比容量、長循環等優勢成為應用前景最好的正極材料。現有技術中，三元正極材料通常采用前驅體在900-1100℃的溫度下燒制而成，煅燒過程中用來盛裝前驅體的匣缽對燒成工藝至關重要。

煅燒制備三元正極材料過程中，匣缽不僅受到急冷急熱的熱應力沖擊，還承受著三元正極材料的侵蝕，其中，鋰氧化物的滲透侵蝕是匣缽損毀的主要原因。目前，大多采用莫來石、堇青石及尖晶石材料制備匣缽，并添加氧化鎂等堿性成分來提高抗鋰侵蝕能力。然而引入氧化鎂、尖晶石等材料制備的匣缽熱膨脹率增大，導致抗熱震能力降低。此外，相對于錳酸鋰、鈷酸鋰等一元正極材料，三元正極材料的侵蝕實際上為多元侵蝕，其中的堿性鋰離子在煅燒溫度下異常活躍，滲透性增強，并且在多元體系中存在共熔點，形成液相進而加速了侵蝕滲透。另一方面，三元正極材料與匣缽材料在高溫下發生化學反應生成復合相，造成匣缽材料的熱膨脹系數發生改變，局部體積發生變化，最終導致被侵蝕面發生龜裂、剝落。

鑒于此，實有必要提供一種匣缽及其制備方法以克服上述缺陷。

【發明內容】

本發明的目的在于提出一種具備較強的抗熱震和抗侵蝕能力，能夠用于煅燒三元正極材料的匣缽及其制備方法。

本發明提供一種匣缽，包含以下重量百分比的原料：包含以下重量百分比的原料：65-87％的莫來石、5-10％的剛玉、3-7％的活性α-氧化鋁及5-10％的合成鋁酸鉀；所述合成鋁酸鉀的化學組成中包含重量百分比分別為92.0-93.0％的Al₂O₃與7.0-8.0％的K₂O。

在一個優選實施方式中，所述莫來石的粒徑為0-1.5mm；所述剛玉的粒徑為0-0.044mm；所述活性α-氧化鋁的粒徑為0-0.005mm；所述合成鋁酸鉀的粒徑為0-0.074mm。

在一個優選實施方式中，所述莫來石的化學組成中，Al₂O₃≥72.0wt％、SiO₂≤27.0wt％、TiO₂≤0.1wt％、Fe₂O₃≤0.1wt％、CaO≤0.3wt％、Na₂O≤0.5wt％。

在一個優選實施方式中，所述莫來石為電熔莫來石。

在一個優選實施方式中，所述剛玉的化學組成中，Al₂O₃≥99.6wt％。

在一個優選實施方式中，所述活性α-氧化鋁的化學組成中，Al₂O₃≥99.8wt％，Na₂O≤0.2wt％。

在一個優選實施方式中，原料還包含結合劑；所述結合劑為羧甲基纖維素、甲基纖維素、多糖及水溶性樹脂中的一種或多種。

本發明還提供一種匣缽的制備方法，包括以下步驟：

1)按照重量百分比稱取莫來石、剛玉、活性α-氧化鋁及合成鋁酸鉀，加入結合劑混合均勻，然后采用液壓機成型獲得匣缽坯體；