CN108083823B - 复合匣钵，其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐火材料领域，具体而言，提供了一种复合匣钵，其制备方法和应用。本发明提供的复合匣钵包括底料和面料，底料主要由高岭土、特定粒径的硅线石、特定粒径的氧化铝、特定粒径的刚玉、特定粒径的红柱石和特定粒径的莫来石制备而成，以上底料原料来源丰富、价格低廉，因此上述底料的成本较低；面料主要由刚玉面料、尖晶石面料、氧化锆面料、硅酸锆‑氧化锆面料或刚玉‑尖晶石面料制备而成，各面料原料相互配合，使其具有良好的耐腐蚀性。上述复合匣钵不但成本较低、耐腐蚀性好，并且具有使用寿命长的优点。

Description

复合匣钵，其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及耐火材料领域，具体而言，涉及一种复合匣钵，其制备方法和应用。
背景技术
目前，钴酸锂和三元锂电池是国内目前广泛使用锂电池的正极材料，而大部分的正极材料的生产都是在耐火窑炉中以高温固相合成法制成，在合成过程中，承烧用的匣钵材料一般为堇青石、莫来石、石英和刚玉质为主，在这些材料中以堇青石复合莫来石质匣钵的产品应用最广。该类型匣钵是以堇青石、莫来石、以及刚玉为原料，加入部分粘土及微粉作为结合剂，在高吨位压机下压制成型，经常温养护后，再入耐火窑炉进行高温烧成制得产品。并且，国内外匣钵消耗的平均指标是每吨正极材料消耗200-300公斤，用量非常大。
传统工艺制备的莫来石堇青石质匣钵具有诸多缺点，首先，传统的莫来石堇青石质匣钵的气孔率高、体积密度小，内部杂质成分高易与锂电池中的活性元素高温下发生化学反应从而造成匣钵的寿命不长并且容易被腐蚀，腐蚀造成匣钵的剥落掉入锂电池正极材料中去，影响电池纯度；其次，机压成型过程中为了保证成型性能，必须加入高岭土及硅微粉类结合剂，而该类结合剂在高温下极易与锂电池中的锂元素发生化学反应影响匣钵的使用寿命。上述因素最终导致匣钵耐腐型性不强、寿命短、热震稳定性差且多次使用容易污染电池原料。
匣钵经过冷热重复使用，绝大部分的匣钵不会超过20次，一般也就在15次左右就会报废。造成这种情况的原因有两个：一是匣钵在高温窑炉中循环使用；二是高温下正极材料对匣钵的侵蚀所造成的剥落。在实际生产中，往往是两个因素的综合影响造成匣钵使用寿命不高。锂电池的正极材料先对匣钵腐蚀，尤其是高温下的锂氧化物具有非常高的活性，会跟匣钵中的耐火材料反应，高温下生成类似玻璃态的液相，这些液相成分在黏度的变化下不断的冲蚀匣钵的固相表面，而匣钵表面的气孔也会为这些腐蚀物提供通道，随着时间的积累，类似玻璃态的碱金属氧化物不断地往匣钵深处渗透，这个通道越来越深，侵蚀产生的杂质越来越多，生成锂霞石、硅酸锂、硅铝酸锂等低熔矿相，再加上匣钵在窑炉内的进进出出，杂质矿相的膨胀系数跟匣钵有较大差异，冷热交替从而造成匣钵表面的剥落、开裂等现象，从而影响了匣钵的使用寿命。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种复合匣钵，该复合匣钵具有成本低、耐腐蚀性好和使用寿命长的优点。
本发明的第二目的在于提供一种复合匣钵的制备方法，该方法工艺步骤科学合理、加工简便、适合工业化生产，制备得到的复合匣钵具有成本低、性价比高、耐腐蚀性好和使用寿命长的优点。
本发明的第三目的在于提供一种上述复合匣钵在锂离子电池正极材料生产中的应用，能够有效降低锂离子电池正极材料的生产成本。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种复合匣钵，包括底料和面料，所述面料为刚玉面料、尖晶石面料、氧化锆面料、硅酸锆-氧化锆面料或刚玉-尖晶石面料；
所述底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土8-12份、硅线石6-10份、粒径不大于46.9μm的氧化铝6-14份、粒径不大于46.9μm的刚玉12-22份、粒径不大于0.5mm的红柱石10-20份、粒径不大于1mm的莫来石15-25份、粒径为1-2mm的莫来石8-12份和粒径不大于1mm的刚玉6-14份。
进一步地，所述刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备制备而成：粒径不大于0.7μm的氧化铝10-20份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝5-15份、粒径不大于46.9μm的刚玉20-30份、粒径不大于0.5mm的刚玉20-30份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉30-40份和金属铝粉1-3份；
优选地，所述刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于0.7μm的氧化铝11-18份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝6-14份、粒径不大于46.9μm的刚玉21-30份、粒径不大于0.5mm的刚玉21-30份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉30-39份和金属铝粉1-2份；
更优选地，所述刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于0.7μm的氧化铝12-17份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝7-13份、粒径不大于46.9μm的刚玉22-27份、粒径不大于0.5mm的刚玉22-27份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉32-38份和金属铝粉1-2份。
进一步地，所述尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石15-25份、粒径不大于0.7μm的氧化铝5-15份、粒径不大于46.9μm的尖晶石20-30份、粒径不大于0.5mm的尖晶石20-30份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石15-25份和铝溶胶干粉2-6份；
优选地，所述尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石16-24份、粒径不大于0.7μm的氧化铝6-14份、粒径不大于46.9μm的尖晶石21-29份、粒径不大于0.5mm的尖晶石21-29份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石16-24份和铝溶胶干粉2-5份；
更优选地，所述尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石17-23份、粒径不大于0.7μm的氧化铝6-13份、粒径不大于46.9μm的尖晶石22-27份、粒径不大于0.5mm的尖晶石22-27份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石17-23份和铝溶胶干粉3-5份。
进一步地，所述氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆15-25份、粒径不大于0.55mm的氧化镁3-8份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆20-30份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆20-30份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒20-30份和铝溶胶干粉2-6份；
优选地，所述氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆16-24份、粒径不大于0.55mm的氧化镁3-7份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆21-29份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆21-29份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒21-29份和铝溶胶干粉2-5份；
更优选地，所述氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆17-23份、粒径不大于0.55mm的氧化镁4-7份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆22-27份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆22-27份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒22-27份和铝溶胶干粉3-5份。
进一步地，所述硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆15-25份，粒径不大于0.55mm的氧化镁3-8份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆20-30份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆20-30份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆20-30份和硅溶胶干粉2-6份；
优选地，所述硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆16-24份，粒径不大于0.55mm的氧化镁3-7份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆21-29份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆21-29份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆21-29份和硅溶胶干粉2-5份；
更优选地，所述硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆17-23份，粒径不大于0.55mm的氧化镁4-7份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆22-27份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆22-27份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆22-27份和硅溶胶干粉3-5份。
进一步地，所述刚玉-尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于46.9μm的氧化铝15-25份、粒径不大于0.7μm的氧化铝5-15份、粒径不大于46.9μm的刚玉20-30份、粒径不大于0.5mm的刚玉20-30份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石15-25份和硼酸钙0.4-1.2份；
优选地，所述刚玉-尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于46.9μm的氧化铝16-24份、粒径不大于0.7μm的氧化铝6-14份、粒径不大于46.9μm的刚玉21-29份、粒径不大于0.5mm的刚玉21-29份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石16-24份和硼酸钙0.5-1.1份；
更优选地，所述刚玉-尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于46.9μm的氧化铝17-23份、粒径不大于0.7μm的氧化铝7-13份、粒径不大于46.9μm的刚玉22-27份、粒径不大于0.5mm的刚玉22-27份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石17-23份和硼酸钙0.6-1.1份。
进一步地，所述底料和面料的质量比为7-9:1-3。
本发明还提供了上述的复合匣钵的制备方法，包括以下步骤：
(a)将配方量的底料原料混合均匀，然后加入结合剂再次混合均匀得底料混合料；
(b)将配方量的面料原料混合均匀，然后加入结合剂再次混合均匀得面料混合料；
(c)依次向模具中加入底料混合料和面料混合料，然后成型得到坯料；
(d)将所述坯料养护10-14小时，接着干燥，最后在温度1360-1410℃下烧成3-5小时，即得所述复合匣钵。
进一步地，所述结合剂包括纸浆废液，所述纸浆废液的加入量为8％-12％。
本发明还提供了上述的复合匣钵在锂离子电池正极材料生产中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的复合匣钵包括底料和面料，底料主要由高岭土、特定粒径的硅线石、特定粒径的氧化铝、特定粒径的刚玉、特定粒径的红柱石和特定粒径的莫来石制备而成，以上底料原料来源丰富、价格低廉，因此上述底料的成本较低；面料主要由刚玉面料、尖晶石面料、氧化锆面料、硅酸锆-氧化锆面料或刚玉-尖晶石面料制备而成，各面料原料相互配合，使其具有良好的耐腐蚀性。上述复合匣钵不但成本较低、耐腐蚀性好，特定种类以及粒径的原料使得底料和面料之间的热膨胀系数相匹配，保证匣钵具有很小的热膨胀系数、抗热冲击性能强，并且匣钵在使用过程中不易出现氧化、分解、合成等化学反应，化学稳定性好，且不易变形，尺寸稳定性好，匣钵内的压力较为稳定，不易出现破裂，因此，匣钵具有使用寿命长和使用成本低的优点。
本发明提供的复合匣钵的制备方法工艺步骤科学合理，先分别制备得到底料混合料和面料混合料，然后依次向模具中加入底料混合料和面料混合料，最后经成型、养护、干燥和烧成即可，加工简便，适合工业化生产，制备得到的复合匣钵具有成本低、性价比高、耐腐蚀性好和使用寿命长的优点。
将上述复合匣钵应用于锂离子电池正极材料生产中，由于该复合匣钵具有成本低、性价比高、耐腐蚀性好和使用寿命长的优点，因此能够有效降低锂离子电池正极材料的生产成本。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
本发明提供了一种复合匣钵，包括底料和面料，面料为刚玉面料、尖晶石面料、氧化锆面料、硅酸锆-氧化锆面料或刚玉-尖晶石面料；
底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土8-12份、硅线石6-10份、粒径不大于46.9μm的氧化铝6-14份、粒径不大于46.9μm的刚玉12-22份、粒径不大于0.5mm的红柱石10-20份、粒径不大于1mm的莫来石15-25份、粒径为1-2mm的莫来石8-12份和粒径不大于1mm的刚玉6-14份；
高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。高岭石的晶体化学式为2SiO2·Al2O3·2H2O，其理论化学组成为46.54％的SiO2，39.5％的Al2O3，13.96％的H2O。我国有五大高岭土矿产地：(1)湖南省衡阳县界牌镇高岭土，(2)茂名地区高岭土，(3)龙岩高岭土，(4)苏州阳山高岭土，(5)合浦高岭土，(6)北方煤系高岭土。本发明的高岭土优选为苏州阳山高岭土，又称苏州泥，其质地纯净，化学成分十分接近高岭石的理论成分，Al2O3含量可高达39％左右，颜色洁白、颗粒细腻。本发明的底料中，按质量份数计，高岭土典型但非限制性的含量为8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份或12份。
硅线石也叫夕线石或矽线石，它是一种褐色、浅绿色、浅蓝色或白色的玻璃状硅酸盐矿物，晶体分子式为Al2[SiO4]O。夕线石的晶体为柱状或针状，这些晶体聚合在一起常呈纤维状或放射状，具有丝的光泽或玻璃光泽。硅线石加热后可变成莫来石，具有高温热稳定性、抗折性以及抗渣性，被用作高级耐火材料。本发明的底料中，按质量份数计，硅线石典型但非限制性的含量为6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份。
氧化铝是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，是在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。工业Al2O3是由铝矾土(Al2O3·3H2O)和硬水铝石制备的，对于纯度要求高的Al2O3，一般用化学方法制备。氧化铝在烧制过程中会形成固定的稳定结构，铝和氧之间的键合力较大，因而具有良好的耐酸碱腐蚀性。本发明的底料中，按质量份数计，粒径不大于46.9μm的氧化铝典型但非限制性的含量为6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份、13份、13.5份或14份。
刚玉的主要成分是氧化铝，此外还含有微量的杂质元素。上述刚玉优选板状刚玉，板状刚玉是一种纯净的、不添加如MgO、B2O3等任何添加剂而烧成的收缩彻底的烧结刚玉，具有结晶粗大、发育良好的α-Al2O3晶体结构，Al2O3的含量在99％以上。板片状晶体结构，气孔小且闭气孔较多而气孔率与电熔刚玉大体相当，纯度高，体积稳定性好，极小的重烧收缩，高耐火度、高耐腐性、高耐冲刷性和高耐热震稳定性，强度高韧性好同时化学性能稳定。本发明的底料中，按质量份数计，粒径不大于46.9μm的刚玉典型但非限制性的含量为12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份或22份；粒径不大于1mm的刚玉典型但非限制性的含量为6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份或14份。
红柱石化学组成为Al2[SiO4]O，晶体属正交(斜方)晶系的岛状结构硅酸盐矿物。与蓝晶石、夕线石成同质多象。通常呈柱状晶体，横断面接近四方形。有些红柱石在生长过程中俘获部分碳质和粘土矿物，在晶体内定向排列，在横断面上呈十字形，称空晶石。红柱石加热至1300℃变为莫来石，是高级耐火材料。本发明的底料中，按质量份数计，粒径不大于0.5mm的红柱石典型但非限制性的含量为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份。
莫来石是一种优质的耐火原料，这一类矿物比较稀少。莫来石是铝硅酸盐在高温下生成的矿物，人工加热铝硅酸盐时会形成莫来石。天然的莫来石晶体为细长的针状且呈放射簇状。莫来石矿被用来生产高温耐火材料。莫来石是Al203-SiO2元系中常压下唯一稳定的二元固溶体，化学式为3Al203-2SiO2天然的莫来石非常少，通常烧结法或电熔法等人工合成。上述莫来石优选电熔莫来石，具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大和抗化学腐蚀性好等特点。本发明的底料中，按质量份数计，粒径不大于1mm的莫来石典型但非限制性的含量为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份；粒径为1-2mm的莫来石典型但非限制性的含量为8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份或12份。
本发明提供的复合匣钵包括底料和面料，底料主要由高岭土、特定粒径的硅线石、特定粒径的氧化铝、特定粒径的刚玉、特定粒径的红柱石和特定粒径的莫来石制备而成，以上底料原料来源丰富、价格低廉，因此上述底料的成本较低；面料主要由刚玉面料、尖晶石面料、氧化锆面料、硅酸锆-氧化锆面料或刚玉-尖晶石面料制备而成，各面料原料相互配合，使其具有良好的耐腐蚀性。上述复合匣钵不但成本较低、耐腐蚀性好，特定种类以及粒径的原料使得底料和面料之间的热膨胀系数相匹配，保证匣钵具有很小的热膨胀系数、抗热冲击性能强，并且匣钵在使用过程中不易出现氧化、分解、合成等化学反应，化学稳定性好，且不易变形，尺寸稳定性好，匣钵内的压力较为稳定，不易出现破裂，因此，匣钵具有使用寿命长和使用成本低的优点。
在一个优选的实施方式中，刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备制备而成：粒径不大于0.7μm的氧化铝10-20份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝5-15份、粒径不大于46.9μm的刚玉20-30份、粒径不大于0.5mm的刚玉20-30份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉30-40份和金属铝粉1-3份；
本发明的刚玉面料中，按质量份数计，粒径不大于0.7μm的氧化铝典型但非限制性的含量为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份。
α-氧化铝是所有氧化铝中最稳定的物相，粒度分布均匀、纯度高、高分散，其比表面积低，具有耐高温的惰性。本发明的刚玉面料中，按质量份数计，α-氧化铝典型但非限制性的含量为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份。
刚玉的主要成分是氧化铝，此外还含有微量的杂质元素。刚玉可做磨料和耐火材料，纯度较高的为白色叫白刚玉，含有少量杂质的为棕色叫棕刚玉。刚玉的体积密度高，具有良好的耐腐蚀性。电熔刚玉是以工业氧化铝或煅烧氧化铝为原料，在电弧炉内高温融化而成，是制作高档耐火材料的重要原料，电熔刚玉中二氧化铝含量高(电熔棕刚玉的氧化铝含量大于94.5％，白刚玉的氧化铝含量大于98％)、刚玉晶粒完整粗大、化学稳定性高。上述刚玉面料中粒径不大于46.9μm和粒径不大于0.5mm的刚玉优选为电熔刚玉，粒径为0.5-1.25mm的刚玉优选为板状刚玉。
本发明的刚玉面料中，按质量份数计，粒径不大于46.9μm的刚玉典型但非限制性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份；粒径不大于0.5mm的刚玉典型但非限制性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份；粒径为0.5-1.25mm的刚玉典型但非限制性的含量为30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份。
金属铝粉，俗称“银粉”，即银色的金属颜料，以纯铝箔加入少量润滑剂，经捣击压碎为鳞状粉末，再经抛光而成。铝粉质轻，漂浮力高，遮盖力强，对光和热的反射性能均好。经处理，也可成为非浮型铝粉。本发明的刚玉面料中，按质量份数计，金属铝份典型但非限制性的含量为1份、1.5份、2份、2.5份或3份。
在一个优选的实施方式中，尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石15-25份、粒径不大于0.7μm的氧化铝5-15份、粒径不大于46.9μm的尖晶石20-30份、粒径不大于0.5mm的尖晶石20-30份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石15-25份和铝溶胶干粉2-6份；
尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，因为含有镁、铁、锌、锰等元素，可分为很多种，如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。尖晶石的抗侵蚀能力、抗磨蚀能力和热震稳定性好。尖晶石包括烧结尖晶石和电熔尖晶石，本发明所述的尖晶石面料中粒径不大于46.9μm和粒径不大于0.5mm的尖晶石优选为电熔尖晶石，粒径为0.5-1.25mm的尖晶石优选为烧结尖晶石。
本发明的尖晶石面料中，按质量份数计，粒径不大于13μm的尖晶石典型但非限制性的含量为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份；粒径不大于46.9μm的尖晶石典型但非限制性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份；粒径不大于0.5mm的尖晶石典型但非限制性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份；粒径为0.5-1.25mm的尖晶石典型但非限制性的含量为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份。
本发明的尖晶石面料中，按质量份数计，粒径不大于0.7μm的氧化铝典型但非限制性的含量为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份。
铝溶胶的化学分子式为a(Al2O3·nH2O)·bHx·cH2O，其中：Al2O3·nH2O为水合氧化铝，Hx为胶溶剂，系数：b<a、c、n。本发明的尖晶石面料包含用铝溶胶制备成的铝溶胶干粉，按质量份数计，铝溶胶干粉典型但非限制性的含量为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份或6份。
在一个优选的实施方式中，氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆15-25份、粒径不大于0.55mm的氧化镁3-8份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆20-30份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆20-30份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒20-30份和铝溶胶干粉2-6份；
氧化锆即二氧化锆(化学式：ZrO2)，是锆的主要氧化物，通常状况下为白色无臭无味晶体，难溶于水、盐酸和稀硫酸。一般常含有少量的二氧化铪。化学性质不活泼，且具有高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂，亦是人工钻的主要原料。本发明的氧化锆面料中，按质量份数计，粒径不大于5μm的氧化锆典型但非限制性的含量为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份。
氧化镁粉分为重烧镁、轻烧镁、轻质氧化镁、重质氧化镁、活性氧化镁、高纯镁砂、电熔氧化镁等。本发明的氧化锆面料中氧化镁优选为电熔氧化镁，按质量份数计，粒径不大于0.55mm的氧化镁粉典型但非限制性的含量为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份或8份。
钙稳定氧化锆即是在对二氧化锆进行晶形稳定化处理时加入稳定添加剂氧化钙，使氧化钙与二氧化锆形成固溶体和复合体，改变晶体内部结构，形成亚稳的四方相和立方相，使其由单一的单斜相转变成双晶结构的四方相和立方相。这种固溶体在常温下能保持原有的四方相和立方相，甚至在高温下，也不会发生相转变。本发明中的氧化锆面料中钙稳定氧化锆优选为电熔钙稳定氧化锆，按质量份数计，粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆典型但非限定性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份；粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆典型但非限定性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份。
钙稳定颗粒即为氧化钙，本发明中的氧化锆面料中，按质量份数计，粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒典型但非限定性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份。
本发明的氧化锆面料中，按质量份数计，铝溶胶干粉典型但非限制性的含量为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份或6份。
在一个优选地实施方式中，硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆15-25份，粒径不大于0.55mm的氧化镁3-8份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆20-30份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆20-30份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆20-30份和硅溶胶干粉2-6份；
本发明的硅酸锆-氧化锆面料中，按质量份数计，粒径不大于5μm的氧化锆典型但非限制性的含量为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份。
本发明的硅酸锆-氧化锆面料中氧化镁优选为电熔氧化镁，按质量份数计，粒径不大于0.55mm的氧化镁粉典型但非限制性的含量为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份或8份。
硅酸锆(ZrSiO4)化学稳定性能，是一种优质、价廉的乳浊剂，被广泛用于各种建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷、一级工艺品陶瓷等的生产中，在陶瓷釉料的加工生产中，使用范围广，应用量大。
本发明的硅酸锆-氧化锆面料中，按质量份数计，粒径不大于46.9μm的硅酸锆典型但非限制性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份；粒径不大于0.5mm的硅酸锆典型但非限制性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份；粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆典型但非限制性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份。
硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为mSiO2.nH2O。本发明的硅酸锆-氧化锆面料所用为硅溶胶制备的硅溶胶干粉，按质量份数计，硅溶胶干粉典型但非限制性的含量为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份或6份。
在一个优选地实施方式中，刚玉-尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于46.9μm的氧化铝15-25份、粒径不大于0.7μm的氧化铝5-15份、粒径不大于46.9μm的刚玉20-30份、粒径不大于0.5mm的刚玉20-30份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石15-25份和硼酸钙0.4-1.2份；
本发明的刚玉-尖晶石面料中，按质量份数计，粒径不大于46.9μm的氧化铝典型但非限制性的含量为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份；粒径不大于0.7μm的氧化铝典型但非限制性的含量为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份。
本发明的刚玉-尖晶石面料中刚玉优选为电熔白刚玉，按质量份数计，粒径不大于46.9μm的刚玉典型但非限制性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份；粒径不大于0.5mm的刚玉典型但非限制性的含量为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份。
本发明的刚玉-尖晶石面料中尖晶石优选为烧结尖晶石，按质量份数计，粒径为0.5-1.25mm的尖晶石典型但非限制性的含量为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份。
硼酸钙(xCaO.yB2O3.nH2O)是一种重要的化工产品，可广泛用于制药、玻璃、油漆、阻燃剂、钢铁和陶瓷行业。硼酸钙有二元二硼酸盐、二元四硼酸盐、四元六硼酸盐和二元六硼酸盐。应用最多的是四元六硼酸盐和二元二硼酸盐。本发明的刚玉-尖晶石面料中，按质量份数计，硼酸钙典型但非限制性的含量为0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份或1.2份。
应当理解的是，以上原料中不限定粒径大小的原料按照本领域的常规粒径选用即可。本发明中各面料的各原料相互配合，使其具有良好的耐腐蚀性。在确保性能提升的同时提高抗腐蚀性能，同时提高了匣钵的耐高温性能。
在一个优选的实施方式中，底料和面料的质量比为7-9:1-3。上述底料和面料的质量比典型但非限制性的为7:1、7:2、7:3、8:1、8:2、8:3、9:1、9:2或9:3。底料含量过少相对面料含量过多会使生产成本增加，底料含量过多相对来说面料含量过少则会影响复合匣钵的耐腐蚀性，底料和面料的质量比为7-9:1-3时最佳。
本发明还提供了一种上述复合匣钵的制备方法，包括以下步骤：
(a)将配方量的底料原料混合均匀，然后加入结合剂再次混合均匀得底料混合料；
(b)将配方量的面料原料混合均匀，然后加入结合剂再次混合均匀得面料混合料；
(c)依次向模具中加入底料混合料和面料混合料，然后成型得到坯料；
(d)将所述坯料养护10-14小时，接着干燥，最后在温度1360-1410℃下烧成3-5小时，即得所述复合匣钵。
上述养护的时间典型但非限制性的为10小时、10.5小时、11小时、11.5小时、12小时、12.5小时、13小时、13.5小时或14小时。养护方法按照本领域的常用方法即可，如在干燥房或养护车内养护均可。
上述烧成的温度典型但非限制性的为1360℃、1365℃、1370℃、1375℃、1380℃、1385℃、1390℃、1395℃、1400℃、1405℃或1410℃；保温时间典型但非限制性的为3小时、3.5小时、4小时、4.5小时或5小时。上述烧成的温度充分考量了各原料的化学组成及其性能，当烧成的温度为1360-1410℃时，能够更好地生成反应物，从而使匣钵的性能更加稳定。温度过低，匣钵无法充分收缩，气孔率较高，密度较低；温度过高容易产生过烧等现象，使匣钵内部产生微裂纹，强度降低。保温时间与烧成的温度互相配合，共同达到最佳烧成效果。
以上烧成所用的煅烧窑炉，可以是梭式窑、隧道窑、倒焰窑或滚道窑。
上述复合匣钵的制备方法工艺步骤科学合理，先分别制备得到底料混合料和面料混合料，然后依次向模具中加入底料混合料和面料混合料，最后经成型、养护、干燥和烧成即可，加工简便，适合工业化生产，制备得到的复合匣钵具有成本低、性价比高、耐腐蚀性好和使用寿命长的优点。
在一种优选的实施方式中，所述结合剂包括纸浆废液，纸浆废液的加入量为8％-12％。纸浆废液是造纸厂排出的废弃物，内含木质素及其衍生物，能将各原料结合到一起，提高匣钵的强度，降低各原料之间的摩擦力，从而提高匣钵的密度。纸浆废液的加入量结合各原料的性质及其含量而定，上述纸浆废液的加入量典型但非限制性的为8％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％或12％。本发明中，上述纸浆废液的加入量是指纸浆废液质量占底料混合料质量或面料混合料质量的百分含量。在上述加入量的前提下，成型方式需为冲压成型或振动加压成型。
可选的，在采用冲压成型或振动加压成型时，首先把底模定位在加料行程的4/5，把80％的底料混合料倒入，刮平，把底模继续下降到位，倒入20％的面料混合料，刮平，启动压机成型然后脱模即可。
本发明还提供了一种上述复合匣钵在锂离子电池正极材料生产中的应用。将上述复合匣钵应用于锂离子电池正极材料生产中，由于该复合匣钵具有成本低、性价比高、耐腐蚀性好和使用寿命长的优点，因此能够有效降低锂离子电池正极材料的生产成本。
下面结合实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1刚玉面料
一种复合匣钵，包括底料和刚玉面料，底料和刚玉面料的质量比为7:3，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土8份、硅线石6份、粒径不大于46.9μm的氧化铝6份、粒径不大于46.9μm的刚玉12份、粒径不大于0.5mm的红柱石10份、粒径不大于1mm的莫来石15份、粒径为1-2mm的莫来石8份和粒径不大于1mm的刚玉6份；
刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备制备而成：粒径不大于0.7μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝5份、粒径不大于46.9μm的刚玉20份、粒径不大于0.5mm的刚玉20份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉30份和金属铝粉1份。
实施例2刚玉面料
一种复合匣钵，包括底料和刚玉面料，底料和刚玉面料的质量比为9:1，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土12份、硅线石10份、粒径不大于46.9μm的氧化铝14份、粒径不大于46.9μm的刚玉22份、粒径不大于0.5mm的红柱石20份、粒径不大于1mm的莫来石25份、粒径为1-2mm的莫来石12份和粒径不大于1mm的刚玉14份；
刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备制备而成：粒径不大于0.7μm的氧化铝20份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝15份、粒径不大于46.9μm的刚玉30份、粒径不大于0.5mm的刚玉30份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉40份和金属铝粉3份。
实施例3刚玉面料
一种复合匣钵，包括底料和刚玉面料，底料和刚玉面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于0.5mm的红柱石15份、粒径不大于1mm的莫来石20份、粒径为1-2mm的莫来石10份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备制备而成：粒径不大于0.7μm的氧化铝15份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉25份、粒径不大于0.5mm的刚玉25份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉35份和金属铝粉2份。
实施例4尖晶石面料
一种复合匣钵，包括底料和尖晶石面料，底料和尖晶石面料的质量比为7:3，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土8份、硅线石6份、粒径不大于46.9μm的氧化铝6份、粒径不大于46.9μm的刚玉12份、粒径不大于0.5mm的红柱石10份、粒径不大于1mm的莫来石15份、粒径为1-2mm的莫来石8份和粒径不大于1mm的刚玉6份；
尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石15份、粒径不大于0.7μm的氧化铝5份、粒径不大于46.9μm的尖晶石20份、粒径不大于0.5mm的尖晶石20份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石15份和铝溶胶干粉2份。
实施例5尖晶石面料
一种复合匣钵，包括底料和尖晶石面料，底料和尖晶石面料的质量比为9:1，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土12份、硅线石10份、粒径不大于46.9μm的氧化铝14份、粒径不大于46.9μm的刚玉22份、粒径不大于0.5mm的红柱石20份、粒径不大于1mm的莫来石25份、粒径为1-2mm的莫来石12份和粒径不大于1mm的刚玉14份；
尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石25份、粒径不大于0.7μm的氧化铝15份、粒径不大于46.9μm的尖晶石30份、粒径不大于0.5mm的尖晶石30份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石25份和铝溶胶干粉6份。
实施例6尖晶石面料
一种复合匣钵，包括底料和尖晶石面料，底料和尖晶石面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于0.5mm的红柱石15份、粒径不大于1mm的莫来石20份、粒径为1-2mm的莫来石10份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石20份、粒径不大于0.7μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的尖晶石25份、粒径不大于0.5mm的尖晶石25份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石20份和铝溶胶干粉4份。
实施例7氧化锆面料
一种复合匣钵，包括底料和氧化锆面料，底料和氧化锆面料的质量比为7:3，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土8份、硅线石6份、粒径不大于46.9μm的氧化铝6份、粒径不大于46.9μm的刚玉12份、粒径不大于0.5mm的红柱石10份、粒径不大于1mm的莫来石15份、粒径为1-2mm的莫来石8份和粒径不大于1mm的刚玉6份；
氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆15份、粒径不大于0.55mm的氧化镁3份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆20份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆20份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒20份和铝溶胶干粉2份。
实施例8氧化锆面料
一种复合匣钵，包括底料和氧化锆面料，底料和氧化锆面料的质量比为9:1，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土12份、硅线石10份、粒径不大于46.9μm的氧化铝14份、粒径不大于46.9μm的刚玉22份、粒径不大于0.5mm的红柱石20份、粒径不大于1mm的莫来石25份、粒径为1-2mm的莫来石12份和粒径不大于1mm的刚玉14份；
氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆25份、粒径不大于0.55mm的氧化镁8份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆30份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆30份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒30份和铝溶胶干粉6份。
实施例9氧化锆面料
一种复合匣钵，包括底料和氧化锆面料，底料和氧化锆面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于0.5mm的红柱石15份、粒径不大于1mm的莫来石20份、粒径为1-2mm的莫来石10份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆20份、粒径不大于0.55mm的氧化镁5份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆25份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆25份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒25份和铝溶胶干粉4份。
实施例10硅酸锆-氧化锆面料
一种复合匣钵，包括底料和硅酸锆-氧化锆面料，底料和硅酸锆-氧化锆面料的质量比为7:3，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土8份、硅线石6份、粒径不大于46.9μm的氧化铝6份、粒径不大于46.9μm的刚玉12份、粒径不大于0.5mm的红柱石10份、粒径不大于1mm的莫来石15份、粒径为1-2mm的莫来石8份和粒径不大于1mm的刚玉6份；
硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆15份，粒径不大于0.55mm的氧化镁3份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆20份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆20份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆20份和硅溶胶干粉2份。
实施例11硅酸锆-氧化锆面料
一种复合匣钵，包括底料和硅酸锆-氧化锆面料，底料和硅酸锆-氧化锆面料的质量比为9:1，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土12份、硅线石10份、粒径不大于46.9μm的氧化铝14份、粒径不大于46.9μm的刚玉22份、粒径不大于0.5mm的红柱石20份、粒径不大于1mm的莫来石25份、粒径为1-2mm的莫来石12份和粒径不大于1mm的刚玉14份；
硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆25份，粒径不大于0.55mm的氧化镁8份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆30份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆30份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆30份和硅溶胶干粉6份。
实施例12硅酸锆-氧化锆面料
一种复合匣钵，包括底料和硅酸锆-氧化锆面料，底料和硅酸锆-氧化锆面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于0.5mm的红柱石15份、粒径不大于1mm的莫来石20份、粒径为1-2mm的莫来石10份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆20份，粒径不大于0.55mm的氧化镁5份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆25份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆25份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆25份和硅溶胶干粉4份。
实施例13刚玉-尖晶石面料
一种复合匣钵，包括底料和刚玉-尖晶石面料，底料和刚玉-尖晶石面料的质量比为7:3，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土8份、硅线石6份、粒径不大于46.9μm的氧化铝6份、粒径不大于46.9μm的刚玉12份、粒径不大于0.5mm的红柱石10份、粒径不大于1mm的莫来石15份、粒径为1-2mm的莫来石8份和粒径不大于1mm的刚玉6份；
刚玉-尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于46.9μm的氧化铝15份、粒径不大于0.7μm的氧化铝5份、粒径不大于46.9μm的刚玉20份、粒径不大于0.5mm的刚玉20份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石15份和硼酸钙0.4份。
实施例14刚玉-尖晶石面料
一种复合匣钵，包括底料和刚玉-尖晶石面料，底料和刚玉-尖晶石面料的质量比为9:1，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土12份、硅线石10份、粒径不大于46.9μm的氧化铝14份、粒径不大于46.9μm的刚玉22份、粒径不大于0.5mm的红柱石20份、粒径不大于1mm的莫来石25份、粒径为1-2mm的莫来石12份和粒径不大于1mm的刚玉14份；
刚玉-尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于46.9μm的氧化铝25份、粒径不大于0.7μm的氧化铝15份、粒径不大于46.9μm的刚玉30份、粒径不大于0.5mm的刚玉30份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石25份和硼酸钙1.2份。
实施例15刚玉-尖晶石面料
一种复合匣钵，包括底料和刚玉-尖晶石面料，底料和刚玉-尖晶石面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于0.5mm的红柱石15份、粒径不大于1mm的莫来石20份、粒径为1-2mm的莫来石10份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
刚玉-尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于46.9μm的氧化铝20份、粒径不大于0.7μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉25份、粒径不大于0.5mm的刚玉25份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石20份和硼酸钙0.8份。
实施例16-30
一种复合匣钵的制备方法，包括以下步骤：
(a)分别按照实施例1-15中的配方称取配方量的各原料；
(b)将配方量的底料原料混合均匀，然后加入8％的纸浆废液再次混合均匀得底料混合料；
(c)将配方量的面料原料混合均匀，然后加入8％的纸浆废液再次混合均匀得面料混合料；
(d)依次向模具中加入底料混合料和面料混合料，然后成型得到坯料，坯料经养护10小时、干燥和烧成即得复合匣钵，烧成温度为1360℃，保温时间为3小时。
实施例31-35
一种复合匣钵的制备方法，包括以下步骤：
(a)分别按照实施例3,6,9,12,15中的配方称取配方量的各原料；
(b)将配方量的底料原料混合均匀，然后加入12％的纸浆废液再次混合均匀得底料混合料；
(c)将配方量的面料原料混合均匀，然后加入12％的纸浆废液再次混合均匀得面料混合料；
(d)依次向模具中加入底料混合料和面料混合料，然后成型得到坯料，坯料经养护14小时、干燥和烧成即得复合匣钵，烧成温度为1410℃，保温时间为5小时。
对比例1
一种复合匣钵，包括底料和刚玉面料，底料和刚玉面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于0.5mm的红柱石15份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备制备而成：粒径不大于46.9μm的α-氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉25份、粒径不大于0.5mm的刚玉55份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉35份和金属铝粉2份。
与实施例3相比，本对比例底料中缺少莫来石，面料中缺少氧化铝。
对比例2
一种复合匣钵，包括底料和刚玉面料，底料和刚玉面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土15份、硅线石15份、粒径不大于46.9μm的氧化铝5份、粒径不大于46.9μm的刚玉25份、粒径不大于0.5mm的红柱石23份、粒径不大于1mm的莫来石10份、粒径为1-2mm的莫来石15份和粒径不大于1mm的刚玉15份；
刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备制备而成：粒径不大于0.7μm的氧化铝23份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝4份、粒径不大于46.9μm的刚玉15份、粒径不大于0.5mm的刚玉15份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉25份和金属铝粉0.5份。
与实施例3相比，本对比例中各原料的含量均不在本发明所提供的范围内。
对比例3
一种复合匣钵，包括底料和刚玉面料，底料和刚玉面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于1.5mm的红柱石15份、粒径不大于1mm的莫来石20份、粒径为1-2mm的莫来石10份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备制备而成：粒径不大于0.5mm的氧化铝15份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉25份、粒径不大于0.5mm的刚玉25份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉35份和金属铝粉2份。
与实施例3相比，本对比例底料中粒径不大于0.5mm的红柱石替换为粒径不大于1.5mm的红柱石；面料中粒径不大于0.7μm的氧化铝替换为粒径不大于0.5mm的氧化铝。
对比例4
一种复合匣钵，包括底料和尖晶石面料，底料和尖晶石面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于0.5mm的红柱石15份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石20份、粒径不大于46.9μm的尖晶石25份、粒径不大于0.5mm的尖晶石25份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石20份和铝溶胶干粉4份。
与实施例6相比，本对比例底料中缺少莫来石，面料中缺少氧化铝。
对比例5
一种复合匣钵，包括底料和尖晶石面料，底料和尖晶石面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土15份、硅线石15份、粒径不大于46.9μm的氧化铝5份、粒径不大于46.9μm的刚玉25份、粒径不大于0.5mm的红柱石23份、粒径不大于1mm的莫来石10份、粒径为1-2mm的莫来石15份和粒径不大于1mm的刚玉15份；
尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石10份、粒径不大于0.7μm的氧化铝20份、粒径不大于46.9μm的尖晶石15份、粒径不大于0.5mm的尖晶石15份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石10份和铝溶胶干粉1份。
与实施例6相比，本对比例中各原料的含量均不在本发明所提供的范围内。
对比例6
一种复合匣钵，包括底料和尖晶石面料，底料和尖晶石面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于1.5mm的红柱石15份、粒径不大于1mm的莫来石20份、粒径为1-2mm的莫来石10份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石20份、粒径不大于0.7μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的尖晶石25份、粒径不大于1.5mm的尖晶石25份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石20份和铝溶胶干粉4份。
与实施例6相比，本对比例底料中粒径不大于0.5mm的红柱石替换为粒径不大于1.5mm的红柱石；面料中粒径不大于0.5mm的尖晶石替换为粒径不大于1.5mm的尖晶石。
对比例7
一种复合匣钵，包括底料和氧化锆面料，底料和氧化锆面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于0.5mm的红柱石15份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆20份、粒径不大于0.55mm的氧化镁5份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆25份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆25份和铝溶胶干粉4份。
与实施例9相比，本对比例底料中缺少莫来石，面料中缺少钙稳定颗粒。
对比例8
一种复合匣钵，包括底料和氧化锆面料，底料和氧化锆面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土15份、硅线石15份、粒径不大于46.9μm的氧化铝5份、粒径不大于46.9μm的刚玉25份、粒径不大于0.5mm的红柱石23份、粒径不大于1mm的莫来石10份、粒径为1-2mm的莫来石15份和粒径不大于1mm的刚玉15份；
氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆10份、粒径不大于0.55mm的氧化镁10份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆15份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆16份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒17份和铝溶胶干粉9份。
与实施例9相比，本对比例中各原料的含量均不在本发明所提供的范围内。
对比例9
一种复合匣钵，包括底料和氧化锆面料，底料和氧化锆面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于1.5mm的红柱石15份、粒径不大于1mm的莫来石20份、粒径为1-2mm的莫来石10份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆20份、粒径不大于0.55mm的氧化镁5份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆25份、粒径不大于1.5mm的钙稳定氧化锆25份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒25份和铝溶胶干粉4份。
与实施例9相比，本对比例底料中粒径不大于0.5mm的红柱石替换为粒径不大于1.5mm的红柱石；面料中粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆替换为粒径不大于1.5mm的钙稳定氧化锆。
对比例10
一种复合匣钵，包括底料和硅酸锆-氧化锆面料，底料和硅酸锆-氧化锆面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于0.5mm的红柱石15份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆20份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆25份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆25份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆25份和硅溶胶干粉4份。
与实施例12相比，本对比例底料中缺少莫来石，面料中缺少氧化镁。
对比例11
一种复合匣钵，包括底料和硅酸锆-氧化锆面料，底料和硅酸锆-氧化锆面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土15份、硅线石15份、粒径不大于46.9μm的氧化铝5份、粒径不大于46.9μm的刚玉25份、粒径不大于0.5mm的红柱石23份、粒径不大于1mm的莫来石10份、粒径为1-2mm的莫来石15份和粒径不大于1mm的刚玉15份；
硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆30份，粒径不大于0.55mm的氧化镁10份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆16份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆16份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆18份和硅溶胶干粉10份。
与实施例12相比，本对比例中各原料的含量均不在本发明所提供的范围内。
对比例12
一种复合匣钵，包括底料和硅酸锆-氧化锆面料，底料和硅酸锆-氧化锆面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于1.5mm的红柱石15份、粒径不大于1mm的莫来石20份、粒径为1-2mm的莫来石10份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆20份，粒径不大于0.55mm的氧化镁5份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆25份、粒径不大于1mm的硅酸锆25份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆25份和硅溶胶干粉4份。
与实施例12相比，本对比例底料中粒径不大于0.5mm的红柱石替换为粒径不大于1.5mm的红柱石；面料中粒径不大于0.5mm的硅酸锆替换为粒径不大于1mm的硅酸锆。
对比例13
一种复合匣钵，包括底料和刚玉-尖晶石面料，底料和刚玉-尖晶石面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于0.5mm的红柱石15份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
刚玉-尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于46.9μm的氧化铝20份、粒径不大于0.7μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉25份、粒径不大于0.5mm的刚玉25份和硼酸钙0.8份。
与实施例15相比，本对比例底料中缺少莫来石，面料中缺少尖晶石。
对比例14
一种复合匣钵，包括底料和刚玉-尖晶石面料，底料和刚玉-尖晶石面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土15份、硅线石15份、粒径不大于46.9μm的氧化铝5份、粒径不大于46.9μm的刚玉25份、粒径不大于0.5mm的红柱石23份、粒径不大于1mm的莫来石10份、粒径为1-2mm的莫来石15份和粒径不大于1mm的刚玉15份；
刚玉-尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于0.7μm的氧化铝20份、粒径不大于46.9μm的刚玉35份、粒径不大于0.5mm的刚玉15份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石10份和硼酸钙0.1份。
与实施例15相比，本对比例中各原料的含量均不在本发明所提供的范围内。
对比例15
一种复合匣钵，包括底料和刚玉-尖晶石面料，底料和刚玉-尖晶石面料的质量比为8:2，底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土10份、硅线石8份、粒径不大于46.9μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉17份、粒径不大于1.5mm的红柱石15份、粒径不大于1mm的莫来石20份、粒径为1-2mm的莫来石10份和粒径不大于1mm的刚玉10份；
刚玉-尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于46.9μm的氧化铝20份、粒径不大于0.7μm的氧化铝10份、粒径不大于46.9μm的刚玉25份、粒径不大于1.5mm的刚玉25份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石20份和硼酸钙0.8份。
与实施例15相比，本对比例底料中粒径不大于0.5mm的红柱石替换为粒径不大于1.5mm的红柱石；面料中粒径不大于0.5mm的刚玉替换为粒径不大于1.5mm的刚玉。
对比例16
刚玉莫来石匣钵(淄博康宁钛海窑具厂)。
性能测试
为了对本发明提供的复合匣钵的有益效果进行进一步的说明，进行如下实验：
分别对实施例1-35和对比例1-16中的匣钵进行性能测试，用于合成811(以镍、钴、锰为序)型镍钴锰锂离子电池三元材料，然后统计各匣钵的使用寿命(以匣钵出现断裂以致匣钵部分脱落、破损为准)，以及观察在使用10次之后匣钵的表面状态，测试结果如表1所示。
表1匣钵性能测试结果
Figure BDA0001522860080000221
Figure BDA0001522860080000231
由表1的测试结果可知，实施例1-35中的复合匣钵的使用寿命和使用10次后匣钵的表面状态均优于对比例1-16，说明本发明提供的复合匣钵经过各原料的合理配合，具有使用寿命长的优点，改变各原料的含量或删除其中任意原料或采用现有的匣钵，其使用寿命均会变短。实施例1-35中的复合匣钵在使用10次后无剥落、无粉化，说明其耐腐蚀性良好。
进一步分析可知，实施例16-35中的匣钵采用了本发明的制备方法制备得到，其使用寿命分别比实施例1-15的使用寿命长，说明本发明的制备方法工艺合理，充分考量了各原料自身的性质，能够进一步延长匣钵的使用寿命。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (14)

1.一种复合匣钵，其特征在于，包括底料和面料，所述面料为刚玉面料、尖晶石面料、氧化锆面料、硅酸锆-氧化锆面料或刚玉-尖晶石面料；
所述底料主要由以下质量份的底料原料制备而成：高岭土8-12份、硅线石6-10份、粒径不大于46.9μm的氧化铝6-14份、粒径不大于46.9μm的刚玉12-22份、粒径不大于0.5mm的红柱石10-20份、粒径不大于1mm的莫来石15-25份、粒径为1-2mm的莫来石8-12份和粒径不大于1mm的刚玉6-14份；
所述硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆15-25份，粒径不大于0.55mm的电熔氧化镁3-8份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆20-30份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆20-30份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆20-30份和硅溶胶干粉2-6份；
所述刚玉-尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于46.9μm的氧化铝17-23份、粒径不大于0.7μm的氧化铝7-13份、粒径不大于46.9μm的刚玉22-27份、粒径不大于0.5mm的刚玉22-27份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石17-23份和硼酸钙0.6-1.1份；
所述的复合匣钵的制备方法，包括以下步骤：
(a)将配方量的底料原料混合均匀，然后加入结合剂再次混合均匀得底料混合料；
(b)将配方量的面料原料混合均匀，然后加入结合剂再次混合均匀得面料混合料；
(c)依次向模具中加入底料混合料和面料混合料，然后成型得到坯料；
(d)将所述坯料养护10-14小时，接着干燥，最后在温度1360-1410℃下烧成3-5小时，即得所述复合匣钵；
所述结合剂包括纸浆废液，所述纸浆废液的加入量为8％-12％。
2.根据权利要求1所述的复合匣钵，其特征在于，所述刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备制备而成：粒径不大于0.7μm的氧化铝10-20份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝5-15份、粒径不大于46.9μm的刚玉20-30份、粒径不大于0.5mm的刚玉20-30份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉30-40份和金属铝粉1-3份。
3.根据权利要求2所述的复合匣钵，其特征在于，所述刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于0.7μm的氧化铝11-18份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝6-14份、粒径不大于46.9μm的刚玉21-30份、粒径不大于0.5mm的刚玉21-30份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉30-39份和金属铝粉1-2份。
4.根据权利要求3所述的复合匣钵，其特征在于，所述刚玉面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于0.7μm的氧化铝12-17份、粒径不大于46.9μm的α-氧化铝7-13份、粒径不大于46.9μm的刚玉22-27份、粒径不大于0.5mm的刚玉22-27份、粒径为0.5-1.25mm的刚玉32-38份和金属铝粉1-2份。
5.根据权利要求1所述的复合匣钵，其特征在于，所述尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石15-25份、粒径不大于0.7μm的氧化铝5-15份、粒径不大于46.9μm的尖晶石20-30份、粒径不大于0.5mm的尖晶石20-30份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石15-25份和铝溶胶干粉2-6份。
6.根据权利要求5所述的复合匣钵，其特征在于，所述尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石16-24份、粒径不大于0.7μm的氧化铝6-14份、粒径不大于46.9μm的尖晶石21-29份、粒径不大于0.5mm的尖晶石21-29份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石16-24份和铝溶胶干粉2-5份。
7.根据权利要求6所述的复合匣钵，其特征在于，所述尖晶石面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于13μm的尖晶石17-23份、粒径不大于0.7μm的氧化铝6-13份、粒径不大于46.9μm的尖晶石22-27份、粒径不大于0.5mm的尖晶石22-27份、粒径为0.5-1.25mm的尖晶石17-23份和铝溶胶干粉3-5份。
8.根据权利要求1所述的复合匣钵，其特征在于，所述氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆15-25份、粒径不大于0.55mm的氧化镁3-8份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆20-30份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆20-30份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒20-30份和铝溶胶干粉2-6份。
9.根据权利要求8所述的复合匣钵，其特征在于，所述氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆16-24份、粒径不大于0.55mm的氧化镁3-7份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆21-29份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆21-29份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒21-29份和铝溶胶干粉2-5份。
10.根据权利要求9所述的复合匣钵，其特征在于，所述氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆17-23份、粒径不大于0.55mm的氧化镁4-7份、粒径不大于46.9μm的钙稳定氧化锆22-27份、粒径不大于0.5mm的钙稳定氧化锆22-27份、粒径为0.5-1.25mm的钙稳定颗粒22-27份和铝溶胶干粉3-5份。
11.根据权利要求1所述的复合匣钵，其特征在于，所述硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆16-24份，粒径不大于0.55mm的氧化镁3-7份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆21-29份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆21-29份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆21-29份和硅溶胶干粉2-5份。
12.根据权利要求11所述的复合匣钵，其特征在于，所述硅酸锆-氧化锆面料主要由以下质量份的面料原料制备而成：粒径不大于5μm的氧化锆17-23份，粒径不大于0.55mm的氧化镁4-7份、粒径不大于46.9μm的硅酸锆22-27份、粒径不大于0.5mm的硅酸锆22-27份、粒径为0.5-1.25mm的硅酸锆22-27份和硅溶胶干粉3-5份。
13.根据权利要求1-12任一项所述的复合匣钵，其特征在于，所述底料和面料的质量比为7-9:1-3。
14.权利要求1-13任一项所述的复合匣钵在锂离子电池正极材料生产中的应用。
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