(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811515559.2
(22)申请日 2018.12.12
(71)申请人 怀化学院
地址 418000 湖南省怀化市鹤城区怀东路
180号
(72)发明人 万维 罗俊荣 雷鑫 陶美珍
陈雅 张妮 李凌飞
(74)专利代理机构 广州华进联合专利商标代理
有限公司 44224
代理人 黄晓庆
(51)Int.Cl.
C04B 35/185(2006.01)
C04B 35/195(2006.01)
C04B 35/622(2006.01)
C04B 35/64(2006.01)
C04B 35/66(2006.01)
(54)发明名称
方法
(57)摘要
本发明提供一种锂电池正极材料烧成用耐
火坩埚及其制备方法，所述锂电池正极材料烧成
用耐火坩埚由以下重量份数的原料混合成型后
烧结而成：莫来石30～60份；堇青石10～30份；
氧化铝5～30份；粘土0～15份；烧结助剂0～20份； 其中，所述莫来石包括第一莫来石，所述第一莫
来石的中位粒径为0.5mm～5mm，所述堇青石和氧 化铝的中位粒径为微米级。权利要求书1页 说明书6页 附图1页CN 109400137 A 2019.03.01
C N 109400137
A
1.一种锂电池正极材料烧成用耐火坩埚，其特征在于，由以下重量份数的原料混合成
型后烧结而成：
其中，所述莫来石包括第一莫来石，所述第一莫来石的中位粒径为0.5mm～5mm，所述堇青石和所述氧化铝的中位粒径为微米级。
2.根据权利要求1所述的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚，其特征在于，所述莫来石还包括第二莫来石，所述第二莫来石的中位粒径为10μm～80μm。
3.根据权利要求2所述的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚，其特征在于，所述第一莫来石和所述第二莫来石的质量比为1:1～10:1。
4.根据权利要求1所述的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚，其特征在于，所述堇青石的中位粒径为10μm～50μm。
5.根据权利要求1所述的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚，其特征在于，所述氧化铝为α氧化铝，所述氧化铝的中位粒径为5μm～30μm。
6.根据权利要求1所述的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚，其特征在于，还包括重量份数为0～1份的有机粘结剂，所述有机粘结剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸及聚乙烯醇中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚，其特征在于，所述烧结助剂为重量比1:1的滑石和长石，所述滑石的中位粒径为10μm～50μm，所述长石的中位粒径为30μm～80μm。
8.根据权利要求1所述的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚，其特征在于，所述锂电池正极材料烧成用耐火坩埚中Al 2O 3含量52％～68％，SiO 2含量24％～35％，MgO含量2.5％～
6.5％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述原料按所述重量份数与水进行混合，混合均匀后进行困料；
通过模压法将困料后的物料压制成型，得到坯体；
将所述坯体进行烧结得到锂电池正极材料烧成用耐火坩埚。
10.根据权利要求1所述的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚，其特征在于，所述困料时间不超过36小时，所述烧结温度为1200℃～1500℃，在所述烧结温度的保温时间为10分钟～4小时。
权 利 要 求 书1/1页CN 109400137 A
锂电池正极材料烧成用耐火坩埚及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及耐火坩埚技术领域，特别是涉及一种锂电池正极材料烧成用耐火坩埚及其制备方法。
背景技术
[0002]随着电子信息产业的发展，对化学电源的应用越来越多，锂离子电池因其能量密度高，循环寿命长，无记忆效应等优点成为了目前应用最为广泛的化学电源之一。正极材料作为锂电池的四大关键材料之一随着锂电池应用的增加其需求量也随之快速递增。目前的锂电池正极材料主要有钴酸锂、三元材料
、磷酸铁锂等。这些正极材料大多需要在较高的温度下通过氧化物原料或前驱体反应制得，而快速加热和冷却过程中坩埚易出现开裂和剥落，因此需要耐高温且抗热冲击性好的器皿能盛装氧化物原料或前驱体材料。
[0003]但是常见的坩埚如石英坩埚、刚玉坩埚、氮化硅坩埚、氮化硼坩埚等，作为正极材料烧成用耐火坩埚时存在如下的问题：熔融石英坩埚因为石英为酸性材料，高温下会与碱性的电池正极材料前驱体发生一定反应，因而一般难以作为正极材料烧成用耐火坩埚。氧化铝坩埚本身烧制温度较高，且抗热冲击性一般，做为锂电正极材料烧成用耐火坩埚时循环使用次数较少，导致使用成本较高。氮化硅坩埚本身烧成温度高，氮化硅的原料价格也较高，且氮化硅坩埚表面会有酸性的氧化硅存在，高温下可与正极材料前驱体发生一定反应。
发明内容
[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种烧制温度合理，耐高温性优良且高温下不与锂电正极材料发生明显反应，同时具有优良的抗热冲击性的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚及其制备方法。
[0005]本发明提供一种锂电池正极材料烧成用耐火坩埚，由以下重量份数的原料混合成型后烧结而成：
[0006]
[0007]其中，所述莫来石包括第一莫来石，所述第一莫来石的中位粒径为0.5mm～5mm，所述堇青石和所述氧化铝的中位粒径为微米级。
[0008]在其中一个实施例中，所述莫来石还包括第二莫来石，所述第二莫来石的中位粒径为10μm～80μm。
[0009]在其中一个实施例中，所述第一莫来石和所述第二莫来石的质量比为1:1～10:1。
[0010]在其中一个实施例中，所述堇青石的中位粒径为10μm～50μm。
[0011]在其中一个实施例中，所述氧化铝为α氧化铝，所述氧化铝的中位粒径为5μm～30μm。
[0012]在其中一个实施例中，所述锂电池正极材料烧成用耐火坩埚还包括重量份数为0～1份的有机粘结剂，所述有机粘结剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸及聚乙烯醇中的一种或多种。
[0013]在其中一个实施例中，所述烧结助剂为重量比1:1的滑石和长石，所述滑石的中位粒径为10μm～50μm，所述长石的中位粒径为30μm～80μm。
[0014]在其中一个实施例中，所述锂电池正极材料烧成用耐火坩埚中Al2O3含量52％～68％，SiO2含量24％～35％，MgO含量2.5％～6.5％。
[0015]本发明还提供所述的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚的制备方法，包括以下步骤：
[0016]将所述原料按所述重量份数与水进行混合，混合均匀后进行困料；
[0017]通过模压法将困料后的物料压制成型，得到坯体；
[0018]将所述坯体进行烧结得到锂电池正极材料烧成用耐火坩埚。
[0019]在其中一个实施例中，所述困料时间不超过36小时，所述烧结温度为1200℃～1500℃，在所述烧结温度的保温时间为10分钟～4小时。
[0020]本发明提供的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚采用粒径较大的莫来石与微米级粒径的堇青石以及氧化铝配合作为基质，莫来石高温性能优良、机械强度高，堇青石热膨胀系数小、耐热冲击性好，将莫来石、堇青石以及氧化铝配合可以发挥协同效应，使坩埚即有良好的耐高温性能，又有优异的抗热冲击性，且高温下不与锂电正极材料发生反应。同时以粒径较大的莫来石作为支撑结构，可以减少坯体烧结时候的收缩，使得坯体不会完全致密化，从而有一定的孔隙可以吸收热冲击时候的应力，防止陶瓷开裂，进一步提高坩埚的抗热冲击性。
附图说明
[0021]图1为本发明实施例制备的坩埚表面扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]本发明实施例提供一种锂电池正极材料烧成用耐火坩埚，原料包括如下重量份数的组分：
[0024]
[0025]其中，所述莫来石包括第一莫来石颗粒，所述第一莫来石颗粒的中位粒径为0.5mm ～5mm，所述堇青石和所述氧化铝的中位粒径为微米级。上述原料经混合、成型和高温烧结后得到耐火坩埚。
[0026]本发明提供的锂电池正极材料烧成用耐火坩埚采用粒径较大的第一莫来石颗粒与粒径较小的堇青石以及氧化铝配合，莫来石高温性能优良、机械强度高，堇青石热膨胀系数小、耐热冲击性好，氧化铝作为碱性基质可以调节莫来石和堇青石中二氧化硅的酸性；将莫来石、堇青石以及氧化铝配合可以发挥协同效应，使坩埚即有良好的耐高温性能，又有优异的抗热冲击性，且高温下不与锂电正极材料发生反
应。同时以大粒径的第一莫来石颗粒作为支撑结构，可以减少坯体烧结时候的收缩，使得坯体不会完全致密化，从而有一定的孔隙可以吸收热冲击时候的应力，防止陶瓷开裂，进一步提高坩埚的抗热冲击性。
[0027]所述第一莫来石颗粒的中位粒径为0.5mm～5mm，可以使坯体具有足够的孔隙可以吸收热冲击时候的应力。优选的，为了更好的与所述第一莫来石颗粒结合，所述莫来石还包括第二莫来石颗粒，所述第二莫来石颗粒具有微米级粒径，更优选的，所述第二莫来石颗粒的中位粒径为10μm～80μm。
[0028]优选的，为了提高所述锂电池正极材料烧成用耐火坩埚的抗热冲击性，粒径较大的所述第一莫来石颗粒所占的比例相对较多。在一实施例中，所述第一莫来石颗粒和所述第二莫来石颗粒的质量比为1:1～10:1。优选的，所述第一莫来石颗粒和所述第二莫来石颗粒的质量比为3:1～10:1。
[0029]作为基质的所述堇青石具有微米级粒径，优选的，所述堇青石的中位粒径为10μm ～50μm。
[0030]作为基质的所述氧化铝具有微米级粒径，优选的，所述氧化铝的中位粒径为5μm～30μm。
[0031]在一实施例中，所述莫来石占原料总质量的30％～60％，所述堇青石占原料总质量的10％～30％，所述氧化铝占原料总质量的5％～30％。
[0032]为了更好的避免耐火坩埚在高温下与锂电正极材料发生反应，莫来石化学成分中Al2O3质量百分
含量优选为75％，SiO2质量百分含量优选为25％；堇青石化学成分中Al2O3质量百分含量优选为35％，SiO2质量百分含量优选为50％，MgO质量百分含量优选为15％。[0033]所述氧化铝优选为α氧化铝，所述α氧化铝可促进坩埚制品的烧结。
[0034]所述烧结助剂优选为滑石和长石中的一种或多种，所述滑石和所述长石中均含有低熔点成分，可以助烧，降低坩埚烧结时的温度。优选的，所述烧结助剂包括等质量的滑石和长石。为了更好的与所述莫来石、所述堇青石、所述氧化铝结合，所述烧结助剂的中位粒径也为微米级，所述滑石的中位粒径优选为10μm～50μm，所述长石的中位粒径优选为30μm
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议