CN107382298A - 电池材料焙烧用匣钵及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池材料焙烧用匣钵及其制备方法，属于锂电池技术领域，由以下原料按照重量份数组成：粒度为2‑1的堇青石10份‑50份、粒度为1‑0的堇青石为10份‑40份、200目的堇青石细粉1份‑20份、325目电熔镁铝尖晶石细粉1份‑25份、促烧结微粉1份‑5份、黏土1份‑30份、有机结合剂为0.1份‑2份。本发明采用促烧结微粉，该种促烧结微粉是由多种锂质微粉构成，熔点低、热膨胀系数小，降低匣钵的烧成温度；采用辊道窑烧成，匣钵成型后被平摊放入窑中烧结，烧成后的匣钵底部平整度相比梭式窑竖放烧成的效果好，能够满足用户全自动流水线生产模式。

Description

电池材料焙烧用匣钵及其制备方法

技术领域

本发明涉及电池材料焙烧用匣钵及其制备方法 ，属于锂电池技术领域。

背景技术

匣钵是一种能够在高温下盛烧材料的器皿，因各种烧成需求被设计成相应材质相应使用形状。锂电池正极材料在焙烧时对于匣钵的抗腐蚀性要求特别严格，匣钵在遭到正极材料强碱性的腐蚀作用后，容易引起表层剥落，出现起皮现象从而污染正极材料。因此提高匣钵的抗碱腐蚀性成为生产者迫切需要解决的问题，也是使用商亟待解决的问题。目前，国内锂电池正极材料厂家，以三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂为主，其中，三元材料以523、622、811为主，腐蚀性逐渐增加，PH值从11-13之间，煅烧温度在800-900℃之间，而钴酸锂温度则更高，腐蚀性更强。国内窑具生产厂家目前只能勉强满足三元材料523的使用要求，一般寿命为10-25次之间不等，而622则为5-15次左右，811则大部分依赖进口匣钵。而国外的匣钵一般寿命都在40次以上，最高使用寿命能突破80次，虽然成本相比国内厂家高出一至两倍，但是综合其性价比来说，国外的优势相对比较明显。因此针对以上问题和国内日益暴增的使用需求，开发一款符合国情的锂电池正极材料焙烧用匣钵显得十分重要。

目前国内外使用厂家要求锂电池正极材料焙烧用匣钵必须具备以下特征才能满足使用要求：1.具有良好的热震稳定性、2.具有良好的机械强度、3.具有优良的耐腐蚀性能、4.产品规整度高，便于自动化操作、5.匣钵重量轻、热导率高，使单位能耗减少。

而现阶段国内匣钵生产厂家，基本能满足使用要求，但在抗腐蚀性和节能方面还未能达到国外水平，有些甚至采用简单震动成型工艺，主打低质低价的营销方式。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一目的是开发一种高寿命抗腐蚀的锂电正极材料焙烧用匣钵，本发明的第二目的是提供一种高寿命抗腐蚀的锂电正极材料焙烧用匣钵的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

电池材料焙烧用匣钵，由以下原料按照重量份数组成： 粒度为2-1的堇青石10份-50份、粒度为1-0的堇青石为10份-40份、200目的堇青石细粉1份-20份、325目电熔镁铝尖晶石细粉1份-25份、促烧结微粉1份-5份、黏土1份-30份、有机结合剂为0.1份-2份。

其中，所述促烧结微粉的制备方法为：按照质量百分比，粒度为325目的锂辉石粉30-50%、粒度为200目的透锂长石粉50-70%，合计100%，加入分散剂，放入聚氨酯球磨机中，加入氧化锆球，按照球料比1.5:1，进行湿球磨，球磨时间为3-12小时，球磨后将浆料放入料盆中，于110度烘干，再放入球磨机中进行干球磨，以达到粉碎料块目的，最后用325目筛网筛分备用。

所述黏土为苏州泥一号。

所述有机结合剂为羧甲基纤维素钠（CMC）、20%浓度的黄糊精溶液。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

电池材料焙烧用匣钵的制备方法，包括如下步骤：

配料混炼：首先取200目的堇青石细粉、325目电熔镁铝尖晶石细粉、促烧结微粉、黏土放入双锥混料机中，放入氧化锆球进行细粉预混合；再取粒度为2-1的堇青石、粒度为1-0的堇青石放入轮碾机中先混合3-5分钟，加入2份-5份的水，再次混炼5分钟，然后加入预混合的细粉料以及有机结合剂，最后混炼25分钟左右，然后放入不锈钢盛料桶陈腐；

成型：将陈腐3-7天左右的混合料，通过全自动匣钵液压成型机，以60-80MPA的成型压力压制成型，得到坯体；

干燥：将成型好的坯体进入烘房干燥12小时；

烧成：将干燥后的生坯装入燃气式高温辊道窑进行高温烧成，烧成周期为22-26小时，最高温度为1350℃-1450℃。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明的电池材料焙烧用匣钵，采用促烧结微粉，该种促烧结微粉是由多种锂质微粉构成，熔点低、热膨胀系数小，降低匣钵的烧成温度，节省了燃气能源。

2.本发明采用的促烧结微粉，含有微量锂元素，与被焙烧的锂电池正极材料具有同质性，另外能使匣钵表面形成致密含锂的保护层，可以阻止正极材料强碱性的腐蚀作用，提高了使用寿命。

3.本发明采用大吨位液压成型设备，使匣钵成型后体积密度高于常规湿料震动成型，匣钵内部几乎无明显裂缝产生，整体强度高，成型时的成品率高，降低了劳动力成本。

4.本发明采用辊道窑烧成，匣钵成型后被平摊放入窑中烧结，烧成后的匣钵底部平整度相比梭式窑竖放烧成的效果好，能够满足用户全自动流水线生产模式。

具体实施方式

下面将结合实施例本发明作进一步的详细描述。

实施例1

（1）配料混炼

首先取200目的堇青石细粉为10份、325目电熔镁铝尖晶石细粉15份、促烧结微粉A为5份、黏土20份放入双锥混料机中，放入氧化锆球进行细粉预混合。再取粒度为2-1的堇青石30份、粒度为1-0的堇青石为20份放入轮碾机中先混合3-5分钟，加入3份的水，再次混炼5分钟，然后加入预混合的细粉料以及有机结合剂约为1份，最后混炼25分钟左右，然后放入不锈钢盛料桶陈腐。

其中，促烧结微粉A中粒度为325目的锂辉石粉与粒度为200目的透锂长石粉质量比4:6，加入分散剂，放入聚氨酯球磨机中，加入氧化锆球，按照球料比1.5:1，进行湿球，球磨时间约为6小时，球磨后将浆料放入料盆中，于110度烘干，再放入球磨机中进行干球，以达到粉碎料块目的，最后用325目筛网筛分备用。

（2）成型：将陈腐3-7天左右的混合料，通过全自动匣钵液压成型机，以60MPA的成型压力压制成型，得到坯体；

（3）干燥：将成型好的坯体进入烘房干燥12小时；

（4）烧成：将干燥后的生坯装入燃气式高温辊道窑进行高温烧成，烧成周期为22小时，最高温度为1350℃。

实施例2

步骤与实施例1基本相同，不同之处为：

粒度为2-1的堇青石为20份，1-0的堇青石为25份，200目的堇青石细粉为15份，325目电熔镁铝尖晶石细粉18份，促烧结微粉A为2份，促烧结微粉A中粒度为325目的锂辉石粉与粒度为200目的透锂长石粉的质量比为1:1，最高烧成温度为1380℃。

实施例3

步骤与实施例1基本相同，不同之处为：

粒度为2-1的堇青石为25份，1-0的堇青石为25份，200目的堇青石细粉为12份，325目电熔镁铝尖晶石细粉15份，促烧结微粉A为3份，促烧结微粉A中粒度为325目的锂辉石粉与粒度为200目的透锂长石粉质量比3:7，成型压力为80MPA，最高烧成温度为1400℃。

上述实例得到的承烧板物理性能对比见表1：

表1 承烧板物理性能检测表

本发明使用了锂质促烧结剂，其主要有两种锂质微粉组成，利用微粉的低熔点性能，来降低匣钵的烧成温度，并利用锂元素与征集材料的同质性，降低正极材料与匣钵的反应，间接提高使用寿命。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.电池材料焙烧用匣钵，其特征在于，由以下原料按照重量份数组成： 粒度为2-1的堇青石10份-50份、粒度为1-0的堇青石为10份-40份、200目的堇青石细粉1份-20份、325目电熔镁铝尖晶石细粉1份-25份、促烧结微粉1份-5份、黏土1份-30份、有机结合剂为0.1份-2份。

2.根据权利要求1所述的电池材料焙烧用匣钵，其特征在于：所述促烧结微粉的制备方法为：按照质量百分比，粒度为325目的锂辉石粉30-50%、粒度为200目的透锂长石粉50-70%，合计100%，加入分散剂，放入聚氨酯球磨机中，加入氧化锆球，按照球料比1.5:1，进行湿球磨，球磨时间为3-12小时，球磨后将浆料放入料盆中，于110度烘干，再放入球磨机中进行干球磨，以达到粉碎料块目的，最后用325目筛网筛分备用。

3.根据权利要求1所述的电池材料焙烧用匣钵，其特征在于：所述黏土为苏州泥一号。

4.根据权利要求1所述的电池材料焙烧用匣钵，其特征在于：所述有机结合剂为羧甲基纤维素钠、20%浓度的黄糊精溶液混合物。

5.根据权利要求1所述的电池材料焙烧用匣钵的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

配料混炼：首先取200目的堇青石细粉、325目电熔镁铝尖晶石细粉、促烧结微粉、黏土放入双锥混料机中，放入氧化锆球进行细粉预混合；再取粒度为2-1的堇青石、粒度为1-0的堇青石放入轮碾机中先混合3-5分钟，加入2份-5份的水，再次混炼5分钟，然后加入预混合的细粉料以及有机结合剂，最后混炼25分钟左右，然后放入不锈钢盛料桶陈腐；

成型：将陈腐3-7天左右的混合料，通过全自动匣钵液压成型机，以60-80MPA的成型压力压制成型，得到坯体；

干燥：将成型好的坯体进入烘房干燥12小时；

烧成：将干燥后的生坯装入燃气式高温辊道窑进行高温烧成，烧成周期为22-26小时，最高温度为1350℃-1450℃。