[发明专利]一种用于锂过渡金属氧化物烧结的匣钵及其制备方法

说明书

本发明属于锂过渡金属氧化物材料技术领域，提供一种用于锂过渡金属氧化物烧结的匣钵及其制备方法，该匣钵包括基体层和在基体层表面上的浅层以及涂覆层，基体层包括以下原料：碳化硅、镁铝尖晶石、氧化铝‑氧化镁‑氧化钇复合纤维、锆英粉和结合剂，浅层包括以下原料：碳化硅、镁铝尖晶石、氧化铝‑氧化钛复合纤维、氧化钇‑氧化锆复合纤维和结合剂，涂覆层包括以下原料：碳化硅、镁铝尖晶石、氧化镁、纤维氧化锆、锂过渡金属氧化物粉末和结合剂。本发明匣钵具有良好的耐腐蚀性能，较小的热膨胀系数，正极材料与该匣钵接触时不易开裂、起皮、掉渣等腐蚀现象，从而提高匣钵使用寿命。

技术领域

本发明涉及锂过渡金属氧化物材料技术领域，特别是涉及一种用于锂过渡金属氧化物烧结的匣钵及其制备方法。

背景技术

锂过渡金属氧化物材料包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂等以及其对应的改性材料。锂过渡金属氧化物材料作为锂电池正极材料，目前工业上一般都采用高温固相合成法，而合成过程中所用到的耐高温匣钵一般为堇青石、莫来石、石英质、镁铝尖晶石、刚玉质、锆英石等组成的耐高温匣钵，其中堇青石、莫来石、镁铝尖晶石用得较多。然而在合成正极材料过程中会分解产生渗透和反应活性强的氧化锂，在高温下碱性氧化锂与匣钵中的酸性物质和两性氧化物发生化学反应，因此会对匣钵产生侵蚀，形成一种复合化合物并析出导致匣钵粉化、开裂、起皮、掉渣等现象，使得匣钵的使用寿命大大降低，同时对材料造成污染，影响了产品质量。随着锂过渡金属氧化物材料向着高电压方向发展，高温高锂比应用越发普遍，进而对烧结用匣钵的性能也提出了更高的要求。

目前，国内匣钵的使用寿命较短，国外进口匣钵成本又高，因此，如何提高烧结用匣钵的使用寿命，具有重要意义。

现有技术有的采用半成型钵体整体浸入料液中，静置后取出或者将料液均匀的喷涂在半成型钵体的表面，然后取出风干，将风干后的半成型钵体送入烧成窑，以1400℃的温度进行烧制，从而提高了匣钵抗腐蚀能力；然后所得匣钵只是抗腐蚀能力提高，匣钵的热震稳定性、强度、热膨胀系数等并未改善；

现有技术有的采用硅溶溶液、丙烯酸乳液、乙酸乙烯、煅烧a-Al₂O₃粉末、轻烧氧化镁粉末、熔融石英粉与锆英粉等混匀涂覆在匣钵表面，可以改善匣钵开裂、起皮、掉渣等现象，但匣钵的抗腐蚀能力、热震稳定性、强度、热膨胀系数等并未改善，同时用到有机物配方复杂，工艺稳定性把控较难；

现有技术还有的通过回收的铝酸钠制备氧化铝，将氧化铝与SiC等其它原料制备匣钵修复材料，修复所得匣钵能够减少掉渣，提高使用次数，但是SiC涂料的使用次数往往受到限制，随着使用次数的不断增加，几乎都会出现圈裂现象，造成较多落渣缺陷的情况，同时匣钵的热震稳定性，强度，热膨胀系数并未改善。

发明内容

为了解决匣钵强度差、抗热震差、匣钵易受侵蚀现象及表面易脱落等问题，本发明提供一种用于锂过渡金属氧化物烧结的匣钵及其制备方法，通过该方法制得的匣钵具有良好的耐腐蚀性能，较小的热膨胀系数，正极材料与该匣钵接触时不易开裂、起皮、掉渣等腐蚀现象，从而提高匣钵使用寿命，同时采用在匣钵内表层涂覆另外一种材料，操作工艺较简单，降低使用成本。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于锂过渡金属氧化物烧结的匣钵，包括基体层和在所述基体层表面上的浅层以及涂覆层；

所述基体层包括以下原料：碳化硅、镁铝尖晶石、氧化铝-氧化镁-氧化钇复合纤维、锆英粉和结合剂；

所述浅层包括以下原料：碳化硅、镁铝尖晶石、氧化铝-氧化钛复合纤维、氧化钇-氧化锆复合纤维和结合剂；

所述涂覆层包括以下原料：碳化硅、镁铝尖晶石、氧化镁、纤维氧化锆、锂过渡金属氧化物粉末和结合剂。

其中，碳化硅为纯度≥99％的高纯度碳化硅粉体。