[发明专利]一种锂电池正极材料用双层复合结构匣钵及其制备方法

说明书

本发明涉及匣钵窑具制备技术领域，提出一种锂电池正极材料用双层复合结构匣钵及其制备方法。上述锂电池正极材料用双层复合结构匣钵包括内层和外层。锂电池正极材料用双层复合结构匣钵的制备方法包括制备外层结构生坯、制备内层结构生坯、加工成型、干燥和高温烧结等步骤。采用该方法制得的锂电池正极材料用双层复合结构匣钵，具有良好的耐腐蚀性能，循环使用次数多，寿命长，有较小的热膨胀系数，优良的热震稳定性和一定的承压强度，而且正极材料与该匣钵接触时易剥落，使用过程中匣钵不起皮，不掉渣，无污染，适用于多种锂电池正极材料烧结过程，有利于降低生产成本，提高经济效益。

技术领域

本发明涉及匣钵窑具制备技术领域，特别涉及一种锂电池正极材料用匣钵及其制备方法。

背景技术

匣钵是烧成锂电池正极材料的重要窑具之一。各类锂电池正极材料，均须先装入匣钵后才装进高温窑炉焙烧。目前，国产匣钵在循环使用寿命、抗侵蚀性、热震稳定性和材料承压强度等方面与国外同类型产品相比仍然存在较大的差距，每年因更换匣钵而产生的费用花销十分巨大，同时也对环境造成了极大的危害。

现有的匣钵一般为两种结构，一种是由单一结构的复合材料制成，但这种匣钵在使用完之后会被锂电池正极材料侵蚀渗透，导致匣钵表面有少量正极材料残留，匣钵也无法多次重复使用，变成工业垃圾；而另一种则是双层结构，即在基体层表面进行喷涂，但这种结构会再使用到一定次数后，匣钵表面的喷涂层与基体理化性能发生变化，匣钵表面开始剥落，不仅影响产品质量还容易引发安全事故。

因此，为了应对需求量日益增大的锂电池正极材料，必须开发一种新型匣钵，使其具有良好的抗侵蚀性能，较小的热膨胀系数，优异的热震稳定性和足够的强度，而正极材料与该匣钵接触时易剥落，匣钵不起皮，不掉渣，不易污染产品。围绕上述问题，研制一种锂电池正极材料用匣钵，使其接近或具有上述优异性能，具有重要意义和产业价值。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种锂电池正极材料用双层复合结构匣钵，上述匣钵具有良好的耐腐蚀性能，较小的热膨胀系数，优异的热震稳定性和足够的强度，而且正极材料与该匣钵接触时易剥落，使用过程中匣钵不起皮，不掉渣，无污染，最重要的是使用寿命超长，可重复使用次数远超目前市场上的同类产品。

本发明的另一目的在于，提出一种锂电池正极材料用双层复合结构匣钵的制备方法。上述制备方法制得的双层复合结构匣钵具有优良的导热系数，内外层结合紧密，热膨胀系数相近，在反复的高温烧结与冷却的循环中不起皮，不掉渣，具有优良的抗腐蚀性能，能有效抵抗高温环境下Li⁺等的侵蚀。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种锂电池正极材料用双层复合结构匣钵，其包括外层和内层；

外层的原材料按照重量份计，包括如下组分：25-40份的堇青石，20-40份的莫来石，5-20份的铝粉，5-20份黏土，5-10份的纸浆废液；

内层的原材料按照重量份计，包括如下组分：50-70份的板状刚玉，10-20份的高纯氮化硅粉末，5-15份的氧化锆，5-15份的镁铝尖晶石，5-15份的黏土，4-6份的羧甲基纤维素（CMC），5-10份的粘合剂。

一种锂电池正极材料用双层结构复合匣钵的制备方法，包括以下步骤：

制备外层结构生坯：将粉碎的25-40份堇青石、20-40份莫来石、5-10份的纸浆废液，均匀混合，至干燥的颗粒料表面都被润湿为止，制得混合骨料后，在超声条件下，将5-20份的铝粉，5-20份黏土加入到混合骨料中经40-60min混合和16-20h陈腐后，采用注浆成型法或挤出成型法制成外层结构生坯；

制备内层结构生坯：在超声条件下，将50-70份的板状刚玉，10-20份的高纯氮化硅粉末，5-15份的氧化锆，5-15份的镁铝尖晶石，5-15份的黏土，4-6份的羧甲基纤维素（CMC）进行20-40min的均匀混合10-15h陈腐后，采用注浆成型法或挤出成型法制得内层结构生坯；