[發(fā)明專利]一種高鎳三元材料燒結(jié)用匣缽及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910190695.7
• 申請(qǐng)日: 2019-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109956760A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃華東;李鵬飛;張軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 乳源東陽(yáng)光磁性材料有限公司
• 主分類號(hào): C04B41/85
• 分類號(hào): C04B41/85;F27D5/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 任重

本發(fā)明提供了一種高鎳三元材料燒結(jié)用匣缽及其制備方法，通過(guò)采用粉末熱噴涂方法在匣缽與正極材料接觸的內(nèi)側(cè)匣缽面噴涂一層涂層即得所述高鎳三元材料燒結(jié)用匣缽，所述涂層包含如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：45～50％LiAlO₂、45～50％ZrO₂、0～10％TiO₂、0～10％MgO，其中，LiAlO₂的粒徑為3～25μm，ZrO₂的粒徑為5～35μm，TiO₂的粒徑為3～25μm，MgO的粒徑為3～25μm。本發(fā)明所述涂層將電池三元正極材料和匣缽基體隔離，其優(yōu)良的抗腐蝕性防止匣缽基體被腐蝕，使匣缽燒結(jié)材料的次數(shù)成倍的增加。本發(fā)明還通過(guò)控制涂層材料的種類和粒徑，使得即使匣缽在后期使用過(guò)程中有少量脫落，脫落雜質(zhì)摻雜到材料中也不會(huì)影響材料性能，從而再次提高匣缽的使用次數(shù)，進(jìn)而增加匣缽的使用壽命，降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高鎳三元材料燒結(jié)用匣缽及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因其具備儲(chǔ)存能量大、可快速充放電、循環(huán)壽命長(zhǎng)、資源可循環(huán)利用等特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素之一，而高鎳含量鎳鈷錳酸鋰三元材料因具有高比容量、長(zhǎng)循環(huán)等優(yōu)勢(shì)成為應(yīng)用前景最好的正極材料。現(xiàn)有技術(shù)中，高鎳三元正極材料通常采用前驅(qū)體混合氫氧化鋰在700～900℃的溫度下燒制而成，煅燒過(guò)程中用來(lái)盛裝前驅(qū)體的匣缽對(duì)燒成工藝至關(guān)重要。

煅燒制備高鎳三元正極材料過(guò)程中，匣缽不僅受到急冷急熱的熱應(yīng)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。此外，相對(duì)于錳酸鋰、鈷酸鋰等一元正極材料，高鎳三元正極材料的侵蝕實(shí)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(qiáng)，并且在多元體系中存在共熔點(diǎn)，形成液相進(jìn)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成復(fù)合相，造成匣缽材料的熱膨脹系數(shù)發(fā)生改變，局部體積發(fā)生變化，最終導(dǎo)致被侵蝕面發(fā)生龜裂、剝落，從而匣缽報(bào)廢。對(duì)于耐高溫腐蝕的鋰電池三元正極材料匣缽方面的研究尚少。現(xiàn)有技術(shù)大多采用莫來(lái)石、堇青石及尖晶石材料制備匣缽，其主要組分有SiO₂、Al₂O₃、MgO等，并添加氧化鋰等堿性成分來(lái)提高抗鋰侵蝕能力。然而引入氧化鋰、尖晶石等材料制備的匣缽熱膨脹率增大，導(dǎo)致抗熱震能力降低。目前，有相關(guān)文獻(xiàn)專利報(bào)道了在鋰電池三元正極材料匣缽上增加涂層的方法，以提高鋰電池三元正極材料匣缽的耐腐蝕能力。但這些方法都是基于傳統(tǒng)陶瓷釉面的制作方法，即在匣缽胚上涂上涂層，然后高溫?zé)Y(jié)。該方法存在能耗高，涂層一致差，同時(shí)在涂層材料上沒(méi)有突破，其高溫下抗鋰氧化物的滲透侵蝕效果也不盡如人意。

因此，很有必要提供一種具有較好的耐滲透侵蝕效果、抗熱震能力強(qiáng)、能耗低的高鎳三元材料燒結(jié)用匣缽及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高鎳三元材料燒結(jié)用匣缽。本發(fā)明提供的匣缽具有較好的耐滲透侵蝕性能，使用壽命長(zhǎng)、能耗低。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述高鎳三元材料燒結(jié)用匣缽的制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種高鎳三元材料燒結(jié)用匣缽，通過(guò)采用粉末熱噴涂方法在匣缽與正極材料接觸的內(nèi)側(cè)匣缽面噴涂一層涂層即得所述高鎳三元材料燒結(jié)用匣缽，

所述涂層包含如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：45～50％LiAlO₂、45～50％ZrO₂、0～10％TiO₂、0～10％MgO，其中，LiAlO₂的粒徑為3～25μm，ZrO₂的粒徑為5～35μm，TiO₂的粒徑為3～25μm，MgO的粒徑為3～25μm。