專利名稱：一種用于鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋰電池正極材料焙燒的匣缽及其制備方法，屬耐火窯具的制備領(lǐng)域，這種鋰電池正極材料焙燒用匣缽具有高安定長壽命的特點。
背景技術(shù)：
鋰電池正極材料必須經(jīng)過高溫窯爐的焙燒，燒成必須采用匣缽來裝載，由于鋰電池正極材料所采用的原料在合成過程中會分解產(chǎn)生滲透能力和反應(yīng)活性強的氧化鋰對匣缽進行侵蝕，易發(fā)生剝落、粉化等問題，匣缽的使用壽命一般在20次以下。針對匣缽的抗腐蝕性及使用壽命，研發(fā)抗腐蝕性能好，長壽命的匣缽對于鋰電池正極材料的生產(chǎn)及技術(shù)進步有十重要的作用。中國專利申請200910146662. 9公開了一種“用于制造鋰離子電池的正極活性物 質(zhì)的匣缽及其制造方法”，成份中含有氧化鋁46-68%、氧化鎂13-22%、二氧化硅12_36%，三氧化二鐵O. 5%以下。這種以尖晶石、堇青石、莫來石為原料構(gòu)成氧化鋁、氧化鎂、二氧化硅為化學(xué)成份的組成配方，有著較好的耐腐蝕性，但由于配方中的尖晶石及氧化鎂的質(zhì)量比較高，材質(zhì)的線膨脹比莫來石高出許多，在20-1500°C的線膨脹系數(shù)，尖晶石為9X10_6/°C、氧化鎂為14. 2 X 10_6 /0C ―1，但莫來石僅為5. 3 X 10_6 /°C ―1，在鋰電池正極材料高溫固相合成時，匣缽的熱震性能相對差，比較容易出現(xiàn)開裂。中國專利申請200910096395. 9公開的“鋰電池材料焙燒匣缽的制作配方”，各組份重量百分比為氧化鋁45-70%、氧化鎂10-20%、二氧化硅15-35%，氧化鋯1_3%，金屬鋁粉
1-5%。存在的不足是鋁是中性材料，金屬鋁粉的活潑性相對來說也是中性，抗一般的堿性材質(zhì)尚可，但對鋰電池正極材料高溫固相合成時分解產(chǎn)生的參透能力和反應(yīng)活性強的氧化鋰、鈷酸鋰的強堿腐蝕，抗侵蝕能力相對不強，對匣缽的抗腐蝕能力的提高產(chǎn)生不了多大的積極作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，通過配方和制造方法的改進，提高匣缽的抗腐蝕性能和熱震性能，提高匣缽的使用壽命，為鋰電池正極材料的技術(shù)進步及降低生產(chǎn)成本提供保障。本發(fā)明目的實現(xiàn)，在充分掌握了限制使用壽命提高的因素基礎(chǔ)上，主要改進組成莫來石相的骨料中加入鈦酸鋁微粒，同時在基質(zhì)料中加入氧化鈣微粒以及氧化鋯微粒，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，實現(xiàn)本發(fā)明的目的。具體是這樣實施的一種用于鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，其特征在于原料組份的重量配比為
氧化鋁 0 2 mm50% 85%
二氧化硅 0 O. 2 mm 3% 30%氧化鎂 0 O. I mm 1% 15%
鈦酸鋁(200目1% 15%
氧化鈣 (200目1% 10%
氧化鋯彡200目1% 10%。本配方中，骨料中加入有鈦酸鋁微粒，加入的鈦酸鋁是一種集低熱膨脹系數(shù)和高溶點的新型材料，熱膨脹系數(shù)小，甚至可以出現(xiàn)負膨脹，是低膨脹材料中耐高溫性能最好的一種，從顯微結(jié)構(gòu)和狀態(tài)來看，內(nèi)部有晶體和氣孔，決定了其具有金屬及其它高分子材料不具備的導(dǎo)熱系數(shù)低，抗渣、耐堿、耐蝕，在耐磨損、耐高溫、搞堿、耐腐蝕等條件苛刻的環(huán)境下廣泛使用，尤其是高熱震性的場合。本配方中，基質(zhì)料中加入氧化鈣微粒以及氧化鋯微粒。加入氧化鈣調(diào)節(jié)材質(zhì)的酸 堿性，它在高溫下與材料中氧化鎂、氧化鋯反應(yīng)形成具有抗議堿性的復(fù)合相。加入氧化鋯，通過二氧化鋯的馬氏體相變引入負膨脹機制，使基質(zhì)的熱膨脹系數(shù)降低，產(chǎn)生微裂紋，使之能夠吸納部分熱膨脹產(chǎn)生的能量，減小熱應(yīng)力，提高匣缽的抗熱震性能，同時二氧化鋯的化學(xué)惰性對于匣缽的抗腐蝕能力的提高產(chǎn)生一定的積極作用。本發(fā)明配方對于改進匣缽的抗堿性及抗熱震性能的提高產(chǎn)生良好的作用，經(jīng)試驗試用，有效使用壽命比目前普遍使用的匣缽壽命延長30% 100%。這種用于鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽的優(yōu)選配方是原料組份的重量配比為
氧化鋁為0 2 mm60% 80%
二氧化硅 0 O. 2 mm8% 20%
氧化鎂 0 O. I mm4% 10%
鈦酸鋁(200目3% 8%
氧化鈣(200目2% 5%
氧化鋯彡200目2% 4%。這種用于鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽的制造方法是將各原料按配比混合，通過混練設(shè)備進行充分均勻混和，制成泥料并進行困料8 48小時處理后成坯料備用，坯料通過壓制成型工藝制成坯件，坯件經(jīng)過烘房干燥后用氧化氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度1300 1550°C，燒成周期為36 60小時，制備得到成品匣缽。通過上述方法制備的匣缽用于鋰電池正極材料的生產(chǎn)，具有高安定、長壽命特點，有效使用壽命比目前普遍使用的匣缽壽命延長309^100%。
具體實施例方式實施例I
采用經(jīng)過精選處理的原料，各組份質(zhì)量百分比為氧化鋁為50%，二氧化硅為30%，氧化鎂為10%，鈦酸鋁5%，氧化鈣3%，氧化鋯2%。各原料通過混練設(shè)備進行充分均勻混和，制成泥料并進行困料8小時處理后成坯料備用，坯料通過壓制成型工藝制成坯件，坯件經(jīng)過烘房干燥后用氧化氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度1300°C，燒成周期為50小時，制備得到成品匣缽。經(jīng)檢測合格的匣缽?fù)度朐囉?。?jīng)鋰電池正極材料試用21次，匣缽內(nèi)表面不出現(xiàn)剝落、粉化情況，再試用10次，出現(xiàn)細小裂紋。
實施例2
采用經(jīng)過精選處理的原料，各組份質(zhì)量百分比為氧化鋁為55%，二氧化硅為13%，氧化鎂為4%，鈦酸鋁15%，氧化鈣10%，氧化鋯3%。各原料通過混練設(shè)備進行充分均勻混和，制成泥料并進行困料24小時處理后成坯料備用，坯料通過壓制成型工藝制成坯件，坯件經(jīng)過烘房干燥后用氧化氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度1380°C，燒成周期為36小時，制備得到成品匣缽。經(jīng)檢測合格的匣缽?fù)度朐囉谩＝?jīng)鋰電池正極材料試18次，匣缽內(nèi)表面不出現(xiàn)剝落、粉化情況，再試用8次，出現(xiàn)細小裂紋。實施例3
采用經(jīng)過精選處理的原料，各組份質(zhì)量百分比為氧化鋁為60%，二氧化硅為20%，氧化鎂為15%，鈦酸鋁3%，氧化鈣1%，氧化鋯1%。各原料通過混練設(shè)備進行充分均勻混和，制成泥料并進行困料20小時處理后成坯料備用，坯料通過壓制成型工藝制成坯件，坯件經(jīng)過烘房干燥后用氧化氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度1450°C，燒成周期為48小時，制備得到成品匣缽。經(jīng)檢·測合格的匣缽?fù)度朐囉?。?jīng)檢測合格的匣缽?fù)度朐囉?。?jīng)鋰電池正極材料試用25次，匣缽內(nèi)表面不出現(xiàn)剝落、粉化情況，再試用15次，出現(xiàn)細小裂紋。實施例4
采用經(jīng)過精選處理的原料，各組份質(zhì)量百分比為氧化鋁為65%，二氧化硅為14%，氧化鎂為1%，鈦酸鋁8%，氧化鈣2%，氧化鋯10%。各原料通過混練設(shè)備進行充分均勻混和，制成泥料并進行困料36小時處理后成坯料備用，坯料通過壓制成型工藝制成坯件，坯件經(jīng)過烘房干燥后用氧化氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度1450°C，燒成周期為50小時，制備得到成品匣缽。經(jīng)檢測合格的匣缽?fù)度朐囉?。?jīng)檢測合格的匣缽?fù)度朐囉?。?jīng)鋰電池正極材料試用16次，匣缽內(nèi)表面不出現(xiàn)剝落、粉化情況，再試用18次，出現(xiàn)細小裂紋。實施例5
采用經(jīng)過精選處理的原料，各組份質(zhì)量百分比為氧化鋁為80%，二氧化硅為8%，氧化鎂為5%，鈦酸鋁1%，氧化鈣5%，氧化鋯1%。各原料通過混練設(shè)備進行充分均勻混和，制成泥料并進行困料48小時處理后成坯料備用，坯料通過壓制成型工藝制成坯件，坯件經(jīng)過烘房干燥后用氧化氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度1520°C，燒成周期為60小時，制備得到成品匣缽。經(jīng)檢測合格的匣缽?fù)度朐囉?。?jīng)檢測合格的匣缽?fù)度朐囉谩＝?jīng)鋰電池正極材料試用23次，匣缽內(nèi)表面不出現(xiàn)剝落、粉化情況，再試用15次，出現(xiàn)細小裂紋。實施例6
采用經(jīng)過精選處理的原料，各組份質(zhì)量百分比為氧化鋁為85%，二氧化硅為3%，氧化鎂為1%，鈦酸鋁6%，氧化鈣1%，氧化鋯4%。各原料通過混練設(shè)備進行充分均勻混和，制成泥料并進行困料48小時處理后成坯料備用，坯料通過壓制成型工藝制成坯件，坯件經(jīng)過烘房干燥后用氧化氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度1550°C，燒成周期為60小時，制備得到成品匣缽。經(jīng)檢測合格的匣缽?fù)度朐囉谩＝?jīng)檢測合格的匣缽?fù)度朐囉?。?jīng)鋰電池正極材料試用22次，匣缽內(nèi)表面不出現(xiàn)剝落、粉化情況，再試用14次，出現(xiàn)細小裂紋。
權(quán)利要求
1.一種用于鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，其特征在于原料組份的重量配比為 氧化鋁 0 2 mm50% 85% 二氧化硅 0 O. 2 mm3% 30% 氧化鎂 0 O. I mm1% 15% 鈦酸鋁(200目1% 15% 氧化鈣 (200目1% 10% 氧化鋯彡200目1% 10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，其特征在于原料組份的重量配比為 氧化鋁為0 2 mm60% 80% 二氧化硅 0 O. 2 mm8% 20% 氧化鎂 0 O. I mm4% 10% 鈦酸鋁(200目3% 8% 氧化鈣(200目2% 5% 氧化鋯彡200目2% 4%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，其特征在于制造方法是將各原料按配比混合，通過混練設(shè)備進行充分均勻混和，制成泥料并進行困料8 48小時處理后成坯料備用，坯料通過壓制成型工藝制成坯件，坯件經(jīng)過烘房干燥后用氧化氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度1300 1550°C，燒成周期為36 60小時，制備得到成品匣缽。
全文摘要
一種用于鋰電池正極材料焙燒的高安定長壽命匣缽，屬耐火窯具的制備領(lǐng)域，原料組份是氧化鋁0~2㎜50%~85%，二氧化硅0~0.2㎜3%~30%，氧化鎂0~0.1㎜ 1%~15%，鈦酸鋁≤200目1%~15%，氧化鈣≤200目1%~10%，對于改進匣缽的抗堿性及抗熱震性能的提高產(chǎn)生良好的作用，經(jīng)試驗試用，有效使用壽命比目前普遍使用的匣缽壽命延長30%~100%。
文檔編號C04B35/66GK102914165SQ20121040243
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者王立平 申請人:江蘇三恒高技術(shù)窯具有限公司