[發明專利]一種鋰電池正極材料焙燒用回轉窯爐襯及其制備方法

有效

• 申請號: 202110363324.1
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113185307B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 李遠兵;徐娜娜
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/043;C04B35/622;F27B7/28;F27D1/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種鋰電池正極材料焙燒用回轉窯爐襯及其制備方法。其技術方案是：將52.0～67.0wt％的電熔鎂砂、28.0～43.0wt％的輕燒鎂砂、0.5～4.5wt％的活性氧化鋁微粉、0.3～3.3wt％的氧化亞鐵和0.2～4.0wt％的結合劑混合均勻，得到混合料；再將所述混合料成型，于150～180℃條件下保溫3～6h，制得鋰電池正極材料焙燒用回轉窯爐襯。其中：所述結合劑為磷酸鋯、磷酸鎂和磷酸二氫鋁中的一種；所述成型的方式為壓力、澆注、搗打、涂抹中的一種。本發明具有工藝簡單、產能高和省時高效的特點；所制備的鋰電池正極材料焙燒用回轉窯爐襯的耐侵蝕性好、抗剝落性較好和使用壽命長，能從根本上提升所焙燒的鋰電池正極材料的性能。

技術領域

本發明屬于焙燒用回轉窯爐襯技術領域。具體涉及一種鋰電池正極材料焙燒用回轉窯爐襯及其制備方法。

背景技術

電子設備及電動汽車的安全和性能與電池的容量及效率密切相關，因此，進行穩定性高、具有高能量密度的高性能鋰電池材料的開發是近年來的熱門研究項目。鋰電池的正極材料由Li、Co、Mn和Ni等構成，其制備工藝通常是將原料裝在匣缽中并以400～1000℃燒成。在此過程中，Li及Co化合物熔融而滲透到匣缽的氣孔中，與構成成分反應而誘發匣缽本體的裂隙及剝離。一方面，匣缽剝離的反應物質使鋰電池正極材料的品質降低；另一方面，匣缽因裂隙而破損，破損的匣缽在循環使用的過程中也存在降低所焙燒鋰電池正極材料活性的弊端。總體而言，匣缽的耐侵蝕性無法得到有效保證，也較容易向所焙燒的電池粉體中剝落進而導致鋰電池正極材料性能劣化，匣缽整體使用壽命較短，較難進行后續循環利用，且無法實現電池粉體產量的大幅提升。

整個鋰電池正極材料的燒成設備是朝著將反應活性較小的物質涂覆于匣缽的表面或提高燒成設備熱沖擊抵抗性的方向發展。但匣缽的表面涂覆復雜而難以大量生產，或存在因涂層與匣缽材料的熱膨脹系數差異而出現剝離的缺點。另外，通過對匣缽表面的處理僅僅只能使匣缽本體與需焙燒的電池材料之間的反應程度降低而已，從本質上而言，無法阻隔其與鋰電池正極活性物質反應，進而殘留在焙燒電池粉體中，造成電池合格率下降。而且，匣缽用于盛裝鋰電池正極材料，配合輥道窯的間斷式燒成，生產效率也較低，鋰電池正極材料的產量無法滿足能源行業高速發展的需求。

回轉窯在建材、冶金、化工、環保等許多生產行業中已被廣泛使用，也有諸多針對相應行業的回轉窯爐襯設計方案。但現有的制備回轉窯爐襯的技術，多數用于焙燒水泥、陶粒等建筑材料，少數用于焙燒耐火材料，而用于焙燒鋰電池正極材料的回轉窯爐襯技術未見報道。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單、產能高和省時高效的鋰電池正極材料焙燒用回轉窯爐襯的制備方法。用該方法所制備的鋰電池正極材料焙燒用回轉窯爐襯的耐侵蝕性優良、抗剝落性優異、環境友好和使用壽命長，能從根本上提升所焙燒的鋰電池正極材料的性能。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：將52.0～67.0wt％的電熔鎂砂、28.0～43.0wt％的輕燒鎂砂、0.5～4.5wt％的活性氧化鋁微粉、0.3～3.3wt％的氧化亞鐵和0.2～4.0wt％的結合劑混合均勻，得到混合料；再將所述混合料成型，于150～180℃條件下保溫3～6h，制得鋰電池正極材料焙燒用回轉窯爐襯。

所述電熔鎂砂的粒徑小于3mm且大于等于1mm；所述電熔鎂砂：MgO含量≥96.6wt％，SiO₂含量≤0.79wt％，Fe₂O₃含量≤0.13wt％。

所述輕燒鎂砂的粒徑小于1mm且大于等于0.045mm；所述輕燒鎂砂：MgO含量≥95.3wt％，SiO₂含量≤0.85wt％，Fe₂O₃含量≤0.26wt％。

所述活性氧化鋁微粉的粒徑小于0.088mm；所述活性氧化鋁微粉的Al₂O₃含量≥98.8wt％。