CN110451978A - 一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵，所述匣钵包括钵体和压制在所述钵体内表面的防腐层；按重量份数计，所述钵体由40～60份的碳化硅粗粉、20～30份的碳化硅细粉、5～15份的α‑氧化铝、5～10份的活性氧化镁及1～5份的结合剂；按重量份数计，所述防腐层由50～60份的氧化锆、10～20份聚丙烯酸酯、1～5份的高岭土及1～5份的甲醇。本发明还公开了制备方法，包括制备钵体，将防腐层压制在所述钵体的内表面，烧成。本发明公开的锂电池正极材料用匣钵不与锂电池材料反应，不会污染环境，并且可实现钵体的重复利用，降低了成本。

Description

一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池正极材料用匣钵技术领域，更具体地说，本发明涉及一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵及其制备方法。
背景技术
目前，锂电池正极材料是利用匣钵承载物料高温煅烧而成，一般是采用匣钵来承载碳酸锂和金属氧化物(锰、钴、镍等)进行高温反应，在高温下碱性氧化物Li2O与匣钵表层中酸性氧化物二氧化硅、两性氧化物三氧化二铝发生一定的化学反应，产生玻璃质物质，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，仅2011年中国锂电池正极材料生产消耗了超过3.4万吨的匣钵，匣钵经过冷热重复使用，一般使用20～30次就会报废。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渗透污染后，导致匣钵表面沾覆了少量的正极材料，正极材料无法清理下来，只能进行掩埋，这样，报废的匣钵变成工业垃圾，一旦被埋入地下后，不可避免的造成重金属污染，而另一种则是分为双层结构，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，不仅污染了正极材料，造成成品率比较低，还容易引发后续锂电池的安全事故。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵及其制备方法，该锂电池正极材料用匣钵不与锂电池材料反应，不会污染环境，并且可实现钵体的重复利用，降低了成本。
为了实现上述目的，本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵，所述匣钵包括钵体和压制在所述钵体内表面的防腐层；
按重量份数计，所述钵体由40～60份的碳化硅粗粉、20～30份的碳化硅细粉、5～15份的α-氧化铝、5～10份的活性氧化镁及1～5份的结合剂；
按重量份数计，所述防腐层由50～60份的氧化锆、10～20份聚丙烯酸酯、1～5份的高岭土及1～5份的甲醇。
优选地，本发明中，所述防腐层的厚度为0.5～1.5mm。
优选地，本发明中，所述结合剂为石蜡、羧甲基纤维素或者黄糊精。
优选地，本发明中，所述碳化硅粗粉的粒径为1～50mm，所述碳化硅细粉的粒径为1～50μm。
本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份数计，将40～60份的碳化硅粗粉、20～30份的碳化硅细粉、5～15份的α-氧化铝、5～10份的活性氧化镁及1～5份的结合剂混合均匀，加水搅拌15～30min，将搅拌后的混合材料加到金属模具中，通过压制成型设备压制成型得到钵体；
步骤二、按重量份数计，将50～60份的氧化锆、10～20份聚丙烯酸酯、1～5份的高岭土及1～5份的甲醇混合均匀，加水搅拌10～15min，得混合料，通过布料机将所述混合料均匀分布在所述钵体的内表面并通过压制成型设备再次压制，得到半成品；
步骤三、将所述半成品干燥后进行烧成，得到锂电池正极材料用匣钵。
优选地，本发明中，所述步骤三中，烧成温度为1300～1400℃，时间为2～4h。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明提供的锂电池正极材料用匣钵抗腐蚀能力强，防腐层与钵体的结合性好，延长了使用寿命，能实现钵体的回收利用。
2、本发明提供的锂电池正极材料用匣钵的制备方法降低了匣钵的制备方法，且工艺简单、防腐层不与锂电池正极材料发生反应，避免污染环境。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵，所述匣钵包括钵体和压制在所述钵体内表面的防腐层；
按重量份数计，所述钵体由40份的碳化硅粗粉、30份的碳化硅细粉、5份的α-氧化铝、5份的活性氧化镁及5份的石蜡，碳化硅粗粉的粒径为50mm，碳化硅细粉的粒径为50μm；
按重量份数计，所述防腐层由50份的氧化锆、10份聚丙烯酸酯、1份的高岭土及5份的甲醇；防腐层的厚度为0.5mm。
本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份数计，将40份的碳化硅粗粉、30份的碳化硅细粉、5份的α-氧化铝、5份的活性氧化镁及5份的石蜡混合均匀，加水搅拌30min，将搅拌后的混合材料加到金属模具中，通过压制成型设备压制成型得到钵体；
步骤二、按重量份数计，将50份的氧化锆、10份聚丙烯酸酯、1份的高岭土及5份的甲醇混合均匀，加水搅拌15min，得混合料，通过布料机将所述混合料均匀分布在所述钵体的内表面并通过压制成型设备再次压制，得到半成品；
步骤三、将所述半成品干燥后进行烧成，烧成温度为1300℃，时间为4h，得到锂电池正极材料用匣钵。
实施例2
本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵，所述匣钵包括钵体和压制在所述钵体内表面的防腐层；
按重量份数计，所述钵体由60份的碳化硅粗粉、20份的碳化硅细粉、15份的α-氧化铝、10份的活性氧化镁及1份的羧甲基纤维素，碳化硅粗粉的粒径为1mm，碳化硅细粉的粒径为1μm；
按重量份数计，所述防腐层由60份的氧化锆、20份聚丙烯酸酯、5份的高岭土及1份的甲醇，防腐层的厚度为1.5mm。
本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份数计，将60份的碳化硅粗粉、20份的碳化硅细粉、15份的α-氧化铝、10份的活性氧化镁及1份的羧甲基纤维素混合均匀，加水搅拌25min，将搅拌后的混合材料加到金属模具中，通过压制成型设备压制成型得到钵体；
步骤二、按重量份数计，将60份的氧化锆、20份聚丙烯酸酯、5份的高岭土及1份的甲醇混合均匀，加水搅拌15min，得混合料，通过布料机将所述混合料均匀分布在所述钵体的内表面并通过压制成型设备再次压制，得到半成品；
步骤三、将所述半成品干燥后进行烧成，烧成温度为1400℃，时间为2h，得到锂电池正极材料用匣钵。
实施例3
本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵，所述匣钵包括钵体和压制在所述钵体内表面的防腐层；
按重量份数计，所述钵体由50份的碳化硅粗粉、25份的碳化硅细粉、10份的α-氧化铝、6份的活性氧化镁及3份的黄糊精，碳化硅粗粉的粒径为20mm，碳化硅细粉的粒径为20μm；
按重量份数计，所述防腐层由55份的氧化锆、15份聚丙烯酸酯、3份的高岭土及2份的甲醇；防腐层的厚度为1mm。
本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份数计，将50份的碳化硅粗粉、25份的碳化硅细粉、10份的α-氧化铝、6份的活性氧化镁及3份的黄糊精混合均匀，加水搅拌20min，将搅拌后的混合材料加到金属模具中，通过压制成型设备压制成型得到钵体；
步骤二、按重量份数计，将55份的氧化锆、15份聚丙烯酸酯、3份的高岭土及2份的甲醇混合均匀，加水搅拌10min，得混合料，通过布料机将所述混合料均匀分布在所述钵体的内表面并通过压制成型设备再次压制，得到半成品；
步骤三、将所述半成品干燥后进行烧成，烧成温度为1400℃，时间为3h，得到锂电池正极材料用匣钵。
实施例4
本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵，所述匣钵包括钵体和压制在所述钵体内表面的防腐层；
按重量份数计，所述钵体由50份的碳化硅粗粉、30份的碳化硅细粉、12份的α-氧化铝、8份的活性氧化镁及2份的羧甲基纤维素，碳化硅粗粉的粒径为30mm，碳化硅细粉的粒径为10μm；
按重量份数计，所述防腐层由56份的氧化锆、13份聚丙烯酸酯、2份的高岭土及3份的甲醇，防腐层的厚度为0.8mm。
本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份数计，将50份的碳化硅粗粉、30份的碳化硅细粉、12份的α-氧化铝、8份的活性氧化镁及2份的羧甲基纤维素混合均匀，加水搅拌30min，将搅拌后的混合材料加到金属模具中，通过压制成型设备压制成型得到钵体；
步骤二、按重量份数计，将56份的氧化锆、13份聚丙烯酸酯、2份的高岭土及3份的甲醇混合均匀，加水搅拌15min，得混合料，通过布料机将所述混合料均匀分布在所述钵体的内表面并通过压制成型设备再次压制，得到半成品；
步骤三、将所述半成品干燥后进行烧成，烧成温度为1300℃，时间为4h，得到锂电池正极材料用匣钵。
实施例5
本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵，所述匣钵包括钵体和压制在所述钵体内表面的防腐层；
按重量份数计，所述钵体由60份的碳化硅粗粉、30份的碳化硅细粉、10份的α-氧化铝、5份的活性氧化镁及1份的羧甲基纤维素，碳化硅粗粉的粒径为1mm，所述碳化硅细粉的粒径为50μm；
按重量份数计，所述防腐层由55份的氧化锆、18份聚丙烯酸酯、2份的高岭土及5份的甲醇，防腐层的厚度为0.8mm。
本发明公开了一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份数计，将60份的碳化硅粗粉、30份的碳化硅细粉、10份的α-氧化铝、5份的活性氧化镁及1份的羧甲基纤维素混合均匀，加水搅拌25min，将搅拌后的混合材料加到金属模具中，通过压制成型设备压制成型得到钵体；
步骤二、按重量份数计，将55份的氧化锆、18份聚丙烯酸酯、2份的高岭土及5份的甲醇混合均匀，加水搅拌12min，得混合料，通过布料机将所述混合料均匀分布在所述钵体的内表面并通过压制成型设备再次压制，得到半成品；
步骤三、将所述半成品干燥后进行烧成，烧成温度为1350℃，时间为2.5h，得到锂电池正极材料用匣钵。
实施例1～实施例5制备的锂电池正极材料用匣钵经过冷热重复使用，使用次数较现有技术提高了1.5倍，且可通过一定的方式将防腐层剥离下来，实现钵体的重复使用。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (6)

1.一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵，其特征在于，所述匣钵包括钵体和压制在所述钵体内表面的防腐层；
按重量份数计，所述钵体由40～60份的碳化硅粗粉、20～30份的碳化硅细粉、5～15份的α-氧化铝、5～10份的活性氧化镁及1～5份的结合剂；
按重量份数计，所述防腐层由50～60份的氧化锆、10～20份聚丙烯酸酯、1～5份的高岭土及1～5份的甲醇。
2.根据权利要求1所述的一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵，其特征在于，所述防腐层的厚度为0.5～1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵，其特征在于，所述结合剂为石蜡、羧甲基纤维素或者黄糊精。
4.根据权利要求1所述的一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵，其特征在于，所述碳化硅粗粉的粒径为1～50mm，所述碳化硅细粉的粒径为1～50μm。
5.一种制备根据权利要求1～4所述的降低成本的锂电池正极材料用匣钵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按重量份数计，将40～60份的碳化硅粗粉、20～30份的碳化硅细粉、5～15份的α-氧化铝、5～10份的活性氧化镁及1～5份的结合剂混合均匀，加水搅拌15～30min，将搅拌后的混合材料加到金属模具中，通过压制成型设备压制成型得到钵体；
步骤二、按重量份数计，将50～60份的氧化锆、10～20份聚丙烯酸酯、1～5份的高岭土及1～5份的甲醇混合均匀，加水搅拌10～15min，得混合料，通过布料机将所述混合料均匀分布在所述钵体的内表面并通过压制成型设备再次压制，得到半成品；
步骤三、将所述半成品干燥后进行烧成，得到锂电池正极材料用匣钵。
6.根据权利要求5所述的一种降低成本的锂电池正极材料用匣钵的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，烧成温度为1300～1400℃，时间为2～4h。
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