[發明專利]一種鋰電動力電池正極材料用高耐用性窯具的制備方法

在審

• 申請號: 202010044845.6
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111233447A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 周時新;胡濤
• 申請（專利權）人: 江蘇潤鴻高溫窯具有限公司
• 主分類號: C04B35/185
• 分類號: C04B35/185;C04B35/106;C04B35/66
• 代理公司: 無錫松禾知識產權代理事務所(普通合伙) 32316
• 代理人: 朱亮淞

本發明公開了一種鋰電動力電池正極材料用高耐用性窯具的制備方法，窯具的內外層分別采用不同材質；將外層的基底層與內層的抗腐蝕層疊壓成型，再進行燒成處理；采用疊壓一體成型技術，實現基底層和抗腐蝕層的一次成型，保證坯體結合力強，成品率高，成本低；內外層的設計，既可以利用外層取得良好的耐熱性能，又可以利用內層獲得強抗堿性，在不犧牲力學強度的前提下，達到窯具重量與耐腐蝕性能的兼顧。

技術領域

本發明涉及鋰電技術領域，尤其涉及一種鋰電動力電池正極材料用高耐用性窯具的制備方法。

背景技術

隨著鋰電新能源汽車對續航里程要求的標準的進一步提升，相應的對動力電池的容量提出更高的要求，因此對動力電池容量起決定意義的正極材料性能的提升就成為至關重要的一環。目前高端的動力電池首選高鎳三元體系，而且為了滿足新能源汽車廠商對動力電池能量密度的最大限度的追求，全球各大知名的正極材料生產商對正極材料相應的材料體系和制備工藝相比常規動力三元有巨大的改進，主要凸顯在兩個方面：一是三元體系走向高鎳化(比如811體系或者更高體系)；二是鋰源的引入采取活性更強、堿性更大的氫氧化鋰來取代之前的碳酸鋰作為鋰源材料。正是由于這兩方面的變化，對用于承載正極材料燒成的高溫窯具面臨嚴峻的高溫抗強堿腐蝕性能的挑戰，傳統匣缽在此種情況下的使用壽命僅為2～3次，這不僅增加了正極材料的生產消耗成本，同時增加了正極材料廠的生產管控難度，加大了生產工人的勞動強度，降低了生產效率，甚至會因為匣缽材料的腐蝕脫落導致正極材料受污染影響電池的性能。因此，研制一種適應當前鋰電動力正極材料工藝體系要求的高耐久性的窯具對正極材料的品質提升和成本控制具有非常重要的作用。

鋰電池正極材料合成過程中所用的容器一般為剛玉質、莫來石質、石英質和堇青石質耐高溫容器。其中堇青石質和剛玉質容器用的最多，通過適當增加匣缽材質中的高鋁原料基本可以同步滿足常規三元體系正極材料體系和工藝，包括后來的622或者811體系，但是隨著新一代高鎳三元工藝的升級，傳統的單純提高鋁含量和增加堿性耐火原料的匣缽漸漸的不適應了，原因有兩點：一是，如果大量提高高鋁含量的原料成分會導致匣缽自身重量過大(規格330*330*100的匣缽重量超過8公斤)，導致窯爐棍棒承載壓力過大，造成裝載量降低和“斷棒、拱爐”的嚴重后果；二是，新工藝體系中采用了氫氧化鋰為鋰源，活性更強，堿性更大，使得三元前驅體體系PH值高達13以上，高溫燒成過程中對匣缽的腐蝕情況極據增加，99％含量純氧化鋁都不能滿足抗堿性腐蝕性要求。因此必須對匣缽的材料體系進行重新設計，同時改進匣缽的制造工藝，既滿足抗腐蝕性能的要求，同時還要滿足窯爐熱工對匣缽重量、尺寸等方面的要求。所以有必要發明一種可以有效減輕自重、防腐蝕性能優異的鋰電動力電池正極材料用高耐用性窯具的制備方法。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種可以有效減輕自重、防腐蝕性能優異的鋰電動力電池正極材料用高耐用性窯具的制備方法。

技術方案：為實現上述目的，本發明的一種鋰電動力電池正極材料用高耐用性窯具的制備方法，窯具的內外層分別采用不同材質；將外層的基底層與內層的抗腐蝕層疊壓成型，再進行燒成處理。

進一步地，所述抗腐蝕層設置在所述基底層的內側底部，厚度為3-5mm。

進一步地，所述基底層為堇青石、莫來石和高嶺土的混合物。

進一步地，所述堇青石、莫來石和高嶺土的質量分數分別為35％、40％、25％。

進一步地，所述抗腐蝕層在燒成前的原材料為高鋁類耐高溫材料、偏堿性耐高溫材料和輔助反應材料的混合物；所述輔助反應材料包括氧化鋯、二氧化鈦、活性氧化鋁、輕質氧化鎂粉中的任一種或多種的組合。

進一步地，所述高鋁類耐高溫材料包括板狀剛玉。

進一步地，所述偏堿性耐高溫材料包括鋁鎂尖晶石。