CN116178026A - 一种用于电池材料烧结的匣钵及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于电池材料烧结的匣钵及其制备方法和应用。所述匣钵的主材包括碳化硅、氮化硅、硅粉和助剂；所述氮化硅位于所述碳化硅的颗粒空隙以及颗粒表面，所述硅粉位于所述碳化硅的颗粒空隙中；所述氮化硅在碳化硅表面形成保护层；所述匣钵的主材的原料包括硅粉、碳化硅、添加剂和结合剂；所述碳化硅在所述匣钵的主材的原料中的质量占比≥91％。本发明提供了一种以碳化硅、硅粉和氮化硅为主材的且三者相互复合的匣钵，其导热性能优良，抗热震性能好，耐腐蚀效果好，抗氧化性能比较高，其应用范围更广泛，当其应用于钠离子电池负极材料的高温炭化过程时，传热更好，受热更为均匀，且高温下不易氧化，得到的负极材料性能良好。

Description

一种用于电池材料烧结的匣钵及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电池材料烧结技术领域，涉及一种用于电池材料烧结的匣钵及其制备方法和应用。
背景技术
电池负极材料(尤其是钠离子电池负极材料，尤其是硬碳的制备)的关键工艺之一就是高温炭化，高温炭化关系着物料的多项性能指标。在行业内常用的高温炭化设备包括：辊道窑、推板窑及隧道窑等。而多种窑炉的核心都包含三个工艺段，即升温段、恒温段、冷却段，在不同的阶段物料产生相应的变化，最终成型。窑具状况关系着物料的烧成效果，如果物料受热均一性偏差较大则物料比表面积，容量均会呈现不同程度的差异，严重影响工艺水平。而受热均一性关键点在于匣钵升降温速率，升降温速率低，则物料在升温段热量不能及时传递到内部，形成内外温差；在降温段则物料温度不能及时降低，致使出料温度高，易氧化等问题。
行业现行多用石墨匣钵，如CN211373254U公开了一种负极材料烧结用组合式石墨匣钵，涉及石墨制品领域。该匣钵的匣钵壁由四块立板组成，所述立板的左端面的前边缘设有条状的凸起一，所述立板的左端面的后边缘设有条状的凸起二，所述凸起一和凸起二之间形成凹槽一；所述立板的前端面的右端开有条状的凹槽二，即所述立板的前端面的右端形成条状的凸起；所述立板的凸起一插在另一块立板的凹槽二内，所述立板的凸起插在另一块立板的凹槽一内，从首尾插接形成匣钵壁；所述底板的上端面开有环形凹槽，所述匣钵壁的下端插接在底板的环形凹槽内，所述盖板置于匣钵壁的上端面，形成方形匣钵。再如CN115159502A公开了一种碳质材料、其制备方法和钠离子电池。其碳质材料的制备过程在石墨匣钵中进行。
石墨匣钵传热性较好，普遍应用于锂电负极材料高温炭化，但其烧结具有局限性。须小于1200℃，匣钵尺寸不宜过大，否则影响物料烧透性，造成物料升降温速率较慢，容量不达标。所以在1200-1250℃烧结温度范围，単钵装料量大的情况下使用效果较差。而且窑炉内部会有微量的氧气存在，长期使用石墨匣钵容易造成氧化，氧化后匣钵报废，造成较高的成本浪费。
因此，选用其他替换材料的匣钵来满足上述工艺条件，是目前急需的，且替换材料需结合化工原理以及实验数据，满足耐高温，耐氧化，且传热性好。
因此，如何满足电池负极材料(尤其是钠离子电池中的负极材料)制备过程中的匣钵同时耐高温、耐氧化、传热性好且使得物料受热均匀，是急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电池材料烧结的匣钵及其制备方法和应用。本发明提供了一种以碳化硅、硅粉和氮化硅为主材的且三者相互复合的匣钵，其导热性能优良，抗热震性能好，耐腐蚀效果好，抗氧化性能比较高，其应用范围更广泛，当其应用于钠离子电池负极材料的高温炭化过程时，传热更好，受热更为均匀，且高温下不易氧化，得到的负极材料性能良好。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种用于电池材料烧结的匣钵，所述匣钵的主材包括碳化硅、氮化硅、硅粉和助剂；所述氮化硅位于所述碳化硅的颗粒空隙以及颗粒表面，所述硅粉位于所述碳化硅的颗粒空隙中；所述氮化硅在碳化硅表面形成保护层；
所述匣钵的主材的原料包括硅粉、碳化硅、添加剂和结合剂；所述碳化硅在所述匣钵的主材的原料中的质量占比≥91％，例如91％、91.3％、91.5％、91.8％、92％、92.3％、92.5％、92.8％、93％、93.5％、93.8％、94.5％或95％等。
需要说明，本发明主材中的碳化硅和硅粉与原料中的碳化硅和硅粉物质种类相同，只是其质量占比有所变化。
本发明提供了一种以碳化硅、硅粉和氮化硅为主材的且三者相互复合的匣钵，其导热性能优良，抗热震性能好，耐腐蚀效果好，抗氧化性能比较高，其应用范围更广泛，当其应用于钠离子电池负极材料的高温炭化过程时，传热更好，受热更为均匀，且高温下不易氧化，得到的负极材料性能良好。
本发明中，硅粉和位于碳化硅空隙中的用于填充碳化硅，提升了匣钵材料的密度，从而实现了牢固的机械结合，同时位于碳化硅颗粒表面的氮化硅形成了保护层，从而提升了耐氧化性及耐高温性能，而如果没有三者的协同搭配，无法得到致密结构，从而影响了匣钵在1200～1300摄氏度烧结寿命。
且本发明中，主材的原料中，碳化硅的质量占比如果过小，低于91％，则会导致匣钵主体结构强度低，从而无法实现本发明中的耐高温、耐氧化、传热性的效果。
优选地，所述氮化硅在所述匣钵的主材中的质量占比为0.8～1.3％，例如0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％或1.3％等。
优选地，所述添加剂包括含Fe催化剂、含Co催化剂、含Ni催化剂或含Cr催化剂中的任意一种或至少两种的组合。
本发明中，选用含Fe催化剂、含Co催化剂、含Ni催化剂或含Cr催化剂作为添加剂，高效催化无副反应，催化活性更高。
优选地，所述结合剂包括木质素磺酸钙。
优选地，所述碳化硅的纯度≥98.5％，例如98.5％、98.8％、99％、99.3％、99.5％或99.8％等。
优选地，所述硅粉的纯度≥99％，例如99％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％或99.8％等。
本发明中，匣钵主材的原料纯度会影响结构强度，如果碳化硅和硅粉的纯度过低，则会导致匣钵易产生裂纹。
优选地，所述硅粉在所述匣钵的主材的原料中的质量占比为4～6％，例如4％、4.3％、4.5％、4.8％、5％、5.3％、5.5％、5.8％或6％等。
本发明中，硅粉的加入量过多，不利于匣钵结构强度的提升，而加入量过少，又会导致填充不到位，使得氮化硅生成不足。
优选地，所述添加剂在所述匣钵的主材的原料中的质量占比为0.3～1％，例如0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等。
优选地，所述结合剂在所述匣钵的主材的原料中的质量占比为2～4％，例如2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％或4％等。
本发明中，结合剂加入过少，会影响结合状况，而加入过多，又不利于杂质控制。
本发明中，通过调控主材中的各个原料的质量占比，协同配合，得到了结构稳定，导热性能优良，抗热震性能好，耐腐蚀效果好，抗氧化性能比较高的匣钵。
优选地，所述匣钵的主材的原料中还包括烧结助剂和增强相。
本发明中，烧结助剂可以促进氮化硅结合碳化硅材料的烧结致密化，并提升其力学性能，增强相可以提高材料的力学性能和抗氧化性能。
优选地，所述烧结助剂在所述匣钵的主材的原料中的质量占比为0.3～1％，例如0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等。
优选地，所述增强相在所述匣钵的主材的原料中的质量占比为0.3～1％，例如0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等。
本发明中，烧结助剂和增强相加入过多，不仅不能起到作用，反倒会影响主材的正常发挥，从而无法得到材料结构稳定的匣钵。
优选地，所述烧结助剂包括氧化物烧结助剂和/或非氧化物烧结助剂。
优选地，所述氧化物烧结助剂包括Al2O3、MgO、ZrO2、SiO2或RE2O3中的任意一种或至少两种的组合，其中RE包括La、Nd、Gd、Y、Yb或Sc中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述非氧化物烧结助剂包括YF3、YbF3或MgSiN2中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述增强相包括Al2O3、ZrSiO4、B4C、纳米Si3N4、Ti-Si-Fe合金粉、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述碳化硅包括第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒，其中，第一碳化硅颗粒的粒径＞第二碳化硅颗粒的粒径＞第三碳化硅颗粒的粒径。
优选地，所述第一碳化硅颗粒的粒径为15～20μm，例如15μm、16μm、17μm、18μm、19μm或20μm等。
优选地，所述第二碳化硅颗粒的粒径为10～12μm，例如10μm、10.3μm、10.5μm、10.8μm、11μm、11.3μm、11.5μm、11.8μm或12μm等。
优选地，所述第三碳化硅颗粒的粒径为5～8μm，例如5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm或8μm等。
优选地，所述硅粉的粒径为5～7μm，例如5μm、5.5μm、6μm、6.5μm或7μm等。
本发明中，选用粗、中、细三种粒径范围的碳化硅颗粒作为匣钵的主材，同时搭配特定粒径范围的硅粉，实现了颗粒的级配，硅粉既可以作为填充剂，还可以作为氮化硅的反应原料，在氮气气氛下烧结得到同时位于碳化硅颗粒表面和空隙中的氮化硅颗粒，实现了碳化硅、硅粉和氮化硅颗粒的协同配合，从而提升了匣钵的机械强度、密度、导热性能，抗热震性能，耐腐蚀效果以及抗氧化性能。
优选地，所述第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒的质量比为1:(0.5～1):(0.5～0.8)，例如1:0.8:0.6、1:0.7:0.7或1:0.9:0.5等。
本发明中，调控第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒的质量比，实现了其较好填充孔隙的同时，还给予了氮化硅生成空间，增加匣钵的结构强度。
优选地，所述匣钵的制备方法包括以下步骤：
将硅粉、碳化硅、添加剂和结合剂混合，得到混合粉料，将混合粉料采用凝胶注模技术得到固化成型的坯体，将坯体在氮气气氛下烧结，得到所述用于电池材料烧结的匣钵。
本发明中，采用凝胶注模的成型技术，可以得到成型形状复杂均匀性良好的坯体，同时以硅粉为氮化硅的原料，氮气气氛下烧结可以在成型的坯体中原位得到氮化硅，实现了对碳化硅颗粒的保护以及填充；得到了导热性能优良，抗热震性能好，耐腐蚀效果好，抗氧化性能比较高的匣钵结构，且成本更低，制备方法简单安全高效。
添加剂可以促进硅粉的氮化和氮化硅晶须的生长，并提升材料的力学性能及抗侵蚀性能，而如果在混合粉料中不加入添加剂，则无法实现氮化硅的有效生成；结合剂的加入，一方面可以帮助原料之间融合实现均质体，改善原料颗粒表面的分散性，为胚体成型创建良好的条件，另一方面，在氮气气氛下烧结过程中，存在升温达到目标温度后再烧结的过程，该过程中混合粉料中的结合剂分解得到气态挥发物，气态物质挥发过程中，留下大量的网络状气孔通道，不仅更有利于氮气的充入，提高了硅粉和氮气之间的反应效率，而且也能够更有利于最终产品的稳定性，如果不加入结合剂，会导致氮化硅生成比例低，耐氧化性耐高温性能均会受到影响。
优选地，所述凝胶注模技术包括：
将混合粉料分散于有机溶液中得到浆料，将浆料注入模具，交联反应，固化成型。
优选地，所述有机溶液中包括有机单体和交联剂。
优选地，所述有机单体包括甲基丙烯酸羟烷基酯。
优选地，所述交联剂包括N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
优选地，所述氮气的纯度≥99.9％，例如99.9％、99.93％、99.95％、99.98％或99.99％等。
优选地，所述氮气的压力≥0.1mp，例如0.1mp、0.13mp、0.15mp、0.18mp或0.2mp等。
优选地，所述烧结的温度为1100～1400℃，例如1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃或1400℃等。
作为优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
将硅粉、碳化硅、添加剂、结合剂、烧结助剂和增强剂混合，得到混合粉料，将混合粉料分散于有机溶液中得到浆料，将浆料注入模具，交联反应，固化成型，得到坯体，将坯体在纯度≥99.9的氮气气氛下保证至少0.1mp的压力以1100～1400℃的烧结温度烧结，得到所述用于电池材料烧结的匣钵。
第三方面，本发明还提供一种如第一方面所述的用于电池材料烧结的匣钵的用途，所述用途包括将所述匣钵用于电池负极材料的烧结过程；
优选地，所述电池负极材料为钠离子电池的负极材料。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供了一种以碳化硅、硅粉和氮化硅为主材的且三者相互复合的匣钵，硅粉和位于碳化硅空隙中的用于填充碳化硅，提升了匣钵材料的密度，从而实现了牢固的机械结合，同时位于碳化硅颗粒表面的氮化硅形成了保护层，其导热性能优良，抗热震性能好，耐腐蚀效果好，抗氧化性能比较高，其应用范围更广泛，当其应用于钠离子电池负极材料的高温炭化过程时，传热更好，受热更为均匀，且高温下不易氧化，得到的负极材料性能良好。
(2)本发明中，采用凝胶注模的成型技术，可以得到成型形状复杂均匀性良好的坯体，同时以硅粉为氮化硅的原料，氮气气氛下烧结可以在成型的坯体中原位得到氮化硅，实现了对碳化硅颗粒的保护以及填充；得到了导热性能优良，抗热震性能好，耐腐蚀效果好，抗氧化性能比较高的匣钵结构，且成本更低，制备方法简单安全高效。本发明提供的用于电池材料烧结的匣钵，其制备原料中加入烧结助剂和增强相，且碳化硅采用三种粒径进行级配，同时硅粉在原料中的加入量在4～6％范围内时，将其用于钠离子电池负极材料硬碳制备过程中的高温炭化过程中时，匣钵的升温速率可达14.2℃/min以上，降温速率可达10.3℃/min以上，同时使用推板窑1250℃(炉内含微量碱性气氛、微量氧气)装料烧结连续使用1个月后，匣钵未出现氧化和腐蚀的现象。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种用于钠离子电池负极材料(硬碳)制备过程中高温炭化的匣钵。
所述匣钵的主材为碳化硅(纯度为99％)、氮化硅、硅粉(纯度为99.5％)、Fe粉、Al2O3和纳米Si3N4；所述氮化硅位于所述碳化硅的颗粒空隙以及颗粒表面，所述硅粉位于所述碳化硅的颗粒空隙中；所述碳化硅颗粒由第一碳化硅颗粒(粒径为16μm)、第二碳化硅颗粒(粒径为11μm)和第三碳化硅颗粒(粒径为7μm)组成，硅粉的粒径为6.5μm，氮化硅在主材中的质量占比为1％。
所述匣钵的制备方法如下：
将碳化硅颗粒(第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒的质量比为1:0.8:0.6)、硅粉、Fe粉、Al2O3和纳米Si3N4和木质素磺酸钙以91:4:0.5:0.5:0.5:3混合，得到混合粉料；
将混合粉料分散于有机溶液甲基丙烯酸羟烷基酯中得到浆料，将浆料注入模具，交联反应，固化成型，得到坯体，将坯体在纯度为99.99％的氮气气氛下保证0.1mp的压力以1400℃的烧结温度烧结，得到所述用于电池材料烧结的匣钵。
实施例2
本实施例提供一种用于钠离子电池负极材料(硬碳)制备过程中高温炭化的匣钵。
所述匣钵的主材为碳化硅(纯度为99％)、氮化硅、硅粉(纯度为99.5％)、Fe粉、Al2O3和纳米Si3N4；所述氮化硅位于所述碳化硅的颗粒空隙以及颗粒表面，所述硅粉位于所述碳化硅的颗粒空隙中；所述碳化硅颗粒由第一碳化硅颗粒(粒径为20μm)、第二碳化硅颗粒(粒径为12μm)和第三碳化硅颗粒(粒径为8μm)组成，硅粉的粒径为7μm，氮化硅在主材中的质量占比为0.9％。
所述匣钵的制备方法如下：
将碳化硅颗粒(第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒的质量比为1:0.7:0.7)、硅粉、Fe粉、Al2O3和纳米Si3N4和木质素磺酸钙以92:4:0.3:0.7:1:2混合，得到混合粉料；
将混合粉料分散于有机溶液甲基丙烯酸羟烷基酯中得到浆料，将浆料注入模具，交联反应(以N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂)，固化成型，得到坯体，将坯体在纯度为99.99％的氮气气氛下保证0.1mp的压力以1350℃的烧结温度烧结，得到所述用于电池材料烧结的匣钵。
实施例3
本实施例提供一种用于钠离子电池负极材料(硬碳)制备过程中高温炭化的匣钵。
所述匣钵的主材为碳化硅(纯度为99％)、氮化硅、硅粉(纯度为99.5％)、Ni粉、Al2O3和纳米Si3N4；所述氮化硅位于所述碳化硅的颗粒空隙以及颗粒表面，所述硅粉位于所述碳化硅的颗粒空隙中；所述碳化硅颗粒由第一碳化硅颗粒(粒径为16μm)、第二碳化硅颗粒(粒径为11μm)和第三碳化硅颗粒(粒径为7μm)组成，硅粉的粒径为6.5μm，氮化硅在主材中的质量占比为1.1％。
所述匣钵的制备方法如下：
将碳化硅颗粒(第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒的质量比为1:0.9:0.5)、硅粉、Fe粉、Al2O3和纳米Si3N4和木质素磺酸钙以90:6:0.3:0.3:0.4:3混合，得到混合粉料；
将混合粉料分散于有机溶液甲基丙烯酸羟烷基酯中得到浆料，将浆料注入模具，交联反应(以N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂)，固化成型，得到坯体，将坯体在纯度为99.99％的氮气气氛下保证0.1mp的压力以1100℃的烧结温度烧结，得到所述用于电池材料烧结的匣钵。
实施例4
本实施例与实施例1的区别为，硅粉在原料的混合粉料中的质量占比为3％，适应性地调整碳化硅的质量占比为92.5％。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例5
本实施例与实施例1的区别为，碳化硅颗粒、硅粉、Fe粉、Al2O3和纳米Si3N4和木质素磺酸钙以90:7:0.3:0.3:0.4:2混合。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例6
本实施例与实施例1的区别为，本实施例中碳化硅颗粒的粒径均为16μm。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例7
本实施例与实施例1的区别为，本实施例制备过程中不加入烧结助剂Al2O3，制备过程中其他原料等比例调整即可。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例8
本实施例与实施例1的区别为，本实施例制备过程中不加入增强相纳米Si3N4，制备过程中其他原料等比例调整即可。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例1
本对比例提供一种石墨匣钵，即原料为石墨。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例2
本对比例中制备过程中不加入添加剂铁粉，其余原料等比例调整。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例3
本对比例中制备过程中不加入结合剂木质素磺酸钙，其余原料等比例调整。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例4
本对比例与实施例1的区别为，本对比例的制备原料中，碳化硅的质量占比为89％，适应性地调整硅粉的质量占比为6.5％。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
采用实施例1-8与对比例1-3提供的匣钵进行钠离子电池负极材料硬碳制备过程中的高温炭化过程，采用同样的制备工艺，达到相同的炭化温度制备得到，测定匣钵的升温速率和降温速率；
测试过程为：
1：使用2kw电加热炉升降温各15分钟记录温度数据(得到升温速率和降温速率)；
2：使用推板窑1250℃(炉内含微量碱性气氛、微量氧气)装料烧结连续使用1个月观测匣钵状况。
表1
Figure BDA0003981511130000131
从实施例1与实施例4和5的数据结果可知，即使其他原料的质量占比在本发明优选的保护范围内，硅粉的加入量过少，也会影响升降温速率，而其加入量过多了，又会导致耐氧化耐腐蚀性下降。
从实施例1与实施例6的数据结果可知，碳化硅不进行颗粒的级配，无法实现匣钵的长期使用。
从实施例1与实施例7和8的数据结果可知，不加入烧结助剂或增强相，不利于升降温速率的提升及匣钵的结构稳定性。
从实施例1与对比例1的数据结果可知，本发明提供的匣钵相比于石墨匣钵，有良好的升降温效果及良好的耐腐蚀性耐氧化性。
从实施例1与对比例2和3的数据结果可知，匣钵的制备过程中不加入添加剂或不加入结合剂，就无法实现较好的温度均一性，热传递性，结构强度亦受影响。
从实施例1与对比例4的数据结果可知，碳化硅在原料中的质量占比＜91％，无法使得到的匣钵有较长的使用寿命、较优的热传导性以及良好的结构稳定性(如耐氧化、耐腐蚀等)。
综上所述，本发明提供了一种以碳化硅、硅粉和氮化硅为主材的且三者相互复合的匣钵，硅粉和位于碳化硅空隙中的用于填充碳化硅，提升了匣钵材料的密度，从而实现了牢固的机械结合，同时位于碳化硅颗粒表面的氮化硅形成了保护层，其导热性能优良，抗热震性能好，耐腐蚀效果好，抗氧化性能比较高，其应用范围更广泛，当其应用于钠离子电池负极材料的高温炭化过程时，传热更好，受热更为均匀，且高温下不易氧化，得到的负极材料性能良好。本发明提供的用于电池材料烧结的匣钵，其制备原料中加入烧结助剂和增强相，且碳化硅采用三种粒径进行级配，同时硅粉在原料中的加入量在4～6％范围内时，将其用于钠离子电池负极材料硬碳制备过程中的高温炭化过程中时，匣钵的升温速率可达14.2℃/min以上，降温速率可达10.3℃/min以上，同时使用推板窑1250℃(炉内含微量碱性气氛、微量氧气)装料烧结连续使用1个月后，匣钵未出现氧化和腐蚀的现象。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电池材料烧结的匣钵，其特征在于，所述匣钵的主材包括碳化硅、氮化硅、硅粉和助剂；所述氮化硅位于所述碳化硅的颗粒空隙以及颗粒表面，所述硅粉位于所述碳化硅的颗粒空隙中；所述氮化硅在碳化硅表面形成保护层；
所述匣钵的主材的原料包括硅粉、碳化硅、添加剂和结合剂；所述碳化硅在所述匣钵的主材的原料中的质量占比≥91％。
2.根据权利要求1所述的用于电池材料烧结的匣钵，其特征在于，所述氮化硅在所述匣钵的主材中的质量占比为0.8～1.3％；
优选地，所述添加剂包括含Fe催化剂、含Co催化剂、含Ni催化剂或含Cr催化剂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述结合剂包括木质素磺酸钙；
优选地，所述碳化硅的纯度≥98.5％；
优选地，所述硅粉的纯度≥99％。
3.根据权利要求1或2所述的用于电池材料烧结的匣钵，其特征在于，所述硅粉在所述匣钵的主材的原料中的质量占比为4～6％；
优选地，所述添加剂在所述匣钵的主材的原料中的质量占比为0.3～1％；
优选地，所述结合剂在所述匣钵的主材的原料中的质量占比为2～4％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的用于电池材料烧结的匣钵，其特征在于，所述匣钵的主材的原料中还包括烧结助剂和增强相；
优选地，所述烧结助剂在所述匣钵的主材的原料中的质量占比为0.3～1％；
优选地，所述增强相在所述匣钵的主材的原料中的质量占比为0.3～1％；
优选地，所述烧结助剂包括氧化物烧结助剂和/或非氧化物烧结助剂；
优选地，所述氧化物烧结助剂包括Al2O3、MgO、ZrO2、SiO2或RE2O3中的任意一种或至少两种的组合，其中RE包括La、Nd、Gd、Y、Yb或Sc中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述非氧化物烧结助剂包括YF3、YbF3或MgSiN2中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述增强相包括Al2O3、ZrSiO4、B4C、纳米Si3N4、Ti-Si-Fe合金粉、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于电池材料烧结的匣钵，其特征在于，所述碳化硅包括第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒，其中，第一碳化硅颗粒的粒径＞第二碳化硅颗粒的粒径＞第三碳化硅颗粒的粒径；
优选地，所述第一碳化硅颗粒的粒径为15～20μm；
优选地，所述第二碳化硅颗粒的粒径为10～12μm；
优选地，所述第三碳化硅颗粒的粒径为5～8μm；
优选地，所述硅粉的粒径为5～7μm；
优选地，所述第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒的质量比为1:(0.5～1):(0.5～0.8)。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的用于电池材料烧结的匣钵的制备方法，其特征在于，所述匣钵的制备方法包括以下步骤：
将硅粉、碳化硅、添加剂和结合剂混合，得到混合粉料，将混合粉料采用凝胶注模技术得到固化成型的坯体，将坯体在氮气气氛下烧结，得到所述用于电池材料烧结的匣钵。
7.根据权利要求6所述的用于电池材料烧结的匣钵的制备方法，其特征在于，所述凝胶注模技术包括：
将混合粉料分散于有机溶液中得到浆料，将浆料注入模具，交联反应，固化成型；
优选地，所述有机溶液中包括有机单体和交联剂；
优选地，所述有机单体包括甲基丙烯酸羟烷基酯；
优选地，所述交联剂包括N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
8.根据权利要求6或7所述的用于电池材料烧结的匣钵的制备方法，其特征在于，所述氮气的纯度≥99.9％；
优选地，所述氮气的压力≥0.1mp；
优选地，所述烧结的温度为1100～1400℃。
9.根据权利要求6-8任一项所述的用于电池材料烧结的匣钵的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将硅粉、碳化硅、添加剂、结合剂、烧结助剂和增强剂混合，得到混合粉料，将混合粉料分散于有机溶液中得到浆料，将浆料注入模具，交联反应，固化成型，得到坯体，将坯体在纯度≥99.9的氮气气氛下保证至少0.1mp的压力以1100～1400℃的烧结温度烧结，得到所述用于电池材料烧结的匣钵。
10.一种如权利要求1-5任一项所述的用于电池材料烧结的匣钵的用途，其特征在于，所述用途包括将所述匣钵用于电池负极材料的烧结过程；
优选地，所述电池负极材料为钠离子电池的负极材料。
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