用于锂电池的TiAlN三元陶瓷制造技术

本发明专利技术提供了一种用于锂电池的TiAlN三元陶瓷，TiAlN三元陶瓷是由如下方法制备的：提供Ti粉、Al粉和TiN粉；对Ti粉、Al粉和TiN粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行第一热处理，得到第二混合粉；对第二混合粉进行热压烧结，得到TiAlN三元陶瓷块；对TiAlN三元陶瓷块进行破碎；将破碎之后的TiAlN三元陶瓷块、短切碳纤维以及碳酸钙晶须混合并进行第二球磨，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热处理，得到第四混合粉；对第四混合粉进行第二热压烧结。本发明专利技术提出了一种干法制备锂电池电极材料的方法，相比于现有技术，本发明专利技术的方法在制备过程中不产生污水，所产生的粉尘污染能够通过过滤器轻易消除掉，经过低成本的后处理之后，排放能够完全符合国家标准。

【技术实现步骤摘要】
用于锂电池的TiAlN三元陶瓷
本专利技术涉及新能源材料
，特别涉及一种用于锂电池的TiAlN三元陶瓷。
技术介绍
Ti2AIN具有诸多优异的性能，如良好的导电性、导热性，强韧性、可加工以及耐腐蚀、高温等良好性能。导电性、导热性：自2000年以来，研究者通过第一原理计算、全电位线性平面波计算、X射线吸收光谱方法研究了Ti2A1N的电子结，指出它的费米能级中无带隙，因此Ti2AIN具有良好的导电性。力学性能：通常，材料的抗压强度不仅受温度影响，同时也受晶粒大小等因素影响。研究人员对Ti2AIN样品测试后分析发现，它的维氏硬度随着加载量的变化而发生变化，但实际实验最终的测试结果却远高于理论值的3.5GPa，分析产生这一现象的原因发现主要是由于采用现有的合成法制备的Ti2AIN陶瓷材料中含有TiN、A12O3、TiAl等杂相引起。除此以外，Ti2AIN的晶体结构中Ti、Al原子之间的结合键是类似于范德华力的弱结合键，从而材料的硬度被降低，使得Ti2AIN材料更加容易加工。＝公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于锂电池的TiAlN三元陶瓷，从而克服现有技术的缺点。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于锂电池的TiAlN三元陶瓷，其特征在于：TiAlN三元陶瓷是由如下方法制备的：提供Ti粉、Al粉和TiN粉；对Ti粉、Al粉和TiN粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行第一热处理，得到第二混合粉；对第二混合粉进行热压烧结，得到TiAlN三元陶瓷块；对TiAlN三元陶瓷块进行破碎；将破碎之后的TiAlN三元陶瓷块、短切碳纤维以及碳酸钙晶须混合并进行第二球磨，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热处理，得到第四混合粉；对第四混合粉进行第二热压烧结。优选地，上述技术方案中，其中，Ti粉、Al粉和TiN粉的摩尔比为(1-1.05):(0.8-1.2):(1-1.05)。优选地，上述技术方案中，其中，第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为500-600r/min，球磨时间为30-40h，球料比为8:1-9:1，在球磨过程中每球磨20-30min，暂停球磨8-15min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于300℃。优选地，上述技术方案中，其中，第一热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为600-700℃，热处理时间为20-30min，升温速率为20-30℃/min。优选地，上述技术方案中，其中，热压烧结具体为：热压气压低于0.03Pa，热压温度为1200-1300℃，热压压力为20-30MPa，热压时间为20-30min。优选地，上述技术方案中，其中，在第三混合粉中，以重量份计，TiAlN三元陶瓷占100-120份，短切碳纤维占5-10份，碳酸钙晶须占5-10份。优选地，上述技术方案中，其中，第二球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为800-1000r/min，球磨时间为40-50h，球料比为12:1-14:1，在球磨过程中每球磨70-90min，暂停球磨5-10min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于600℃。优选地，上述技术方案中，其中，对第三混合粉进行第二热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为500-600℃，热处理时间为30-40min，升温速率为20-30℃/min。优选地，上述技术方案中，其中，第二热压烧结具体为：热压气压低于0.03Pa，热压温度为1300-1400℃，热压压力为40-50MPa，热压时间为20-30min。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：目前很多重要的高新技术设备(例如，手机、ipad等)仍然需要锂电池驱动，如何制造一种适合于锂电池的电极材料一直是锂电池领域的研究热点，目前现有技术的电极制备方法有刮膜法、氧化还原法等等。这些方法最大的问题在于由于需要进行化学反应制备，所以这类方法污染严重，不适合目前国家政策。为了克服现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种干法制备锂电池材料的方法，相比于现有技术，本专利技术的方法在制备过程中不产生污水，所产生的粉尘污染能够通过过滤器轻易消除掉，经过低成本的后处理之后，排放能够完全符合国家标准。经过本申请的方法制备的TiAlN三元陶瓷导电性好，力学性能好。具体实施方式提供以下实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例1为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于锂电池的TiAlN三元陶瓷，其特征在于：TiAlN三元陶瓷是由如下方法制备的：提供Ti粉、Al粉和TiN粉；对Ti粉、Al粉和TiN粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行第一热处理，得到第二混合粉；对第二混合粉进行热压烧结，得到TiAlN三元陶瓷块；对TiAlN三元陶瓷块进行破碎；将破碎之后的TiAlN三元陶瓷块、短切碳纤维以及碳酸钙晶须混合并进行第二球磨，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热处理，得到第四混合粉；对第四混合粉进行第二热压烧结。其中，Ti粉、Al粉和TiN粉的摩尔比为1:0.8:1。其中，第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为500r/min，球磨时间为30h，球料比为8:1，在球磨过程中每球磨20min，暂停球磨8min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于300℃。其中，第一热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为600℃，热处理时间为20min，升温速率为20℃/min。其中，热压烧结具体为：热压气压低于0.03Pa，热压温度为1200℃，热压压力为20MPa，热压时间为20min。其中，在第三混合粉中，以重量份计，TiAlN三元陶瓷占100份，短切碳纤维占5份，碳酸钙晶须占5份。其中，第二球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为800r/min，球磨时间为40h，球料比为12:1，在球磨过程中每球磨70min，暂停球磨5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于600℃。其中，对第三混合粉进行第二热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为500℃，热处理时间为30min，升温速率为20℃/min。其中，第二热压烧结具体为：热压气压低于0.03Pa，热压温度为1300℃，热压压力为40MPa，热压时间为20min。实施例2为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于锂电池的TiAlN三元陶瓷，其特征在于：TiAlN三元陶瓷是由如下方法制备的：提供Ti粉、Al粉和TiN粉；对Ti粉、Al粉和TiN粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行第一热处理，得到第二混合粉；对第二混合粉进行热压烧结，得到TiAlN三元陶瓷块；对TiAlN三元陶瓷块进行破碎；将破碎之后的TiAlN三元陶瓷块、短切碳纤维以及碳酸钙晶须混合并进行第二球磨，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热处理，得到第四混合粉；对第四混合粉进行第二热压烧结。其中，Ti粉、Al粉和TiN粉的摩尔比为1.05:1.2:1.05。其中，第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为600r/min，球磨时间为40h，球料比为9:1，在球磨过程中每球磨30min，暂停球磨15mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂电池的TiAlN三元陶瓷，其特征在于：所述TiAlN三元陶瓷是由如下方法制备的：提供Ti粉、Al粉和TiN粉；对所述Ti粉、Al粉和TiN粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对所述第一混合粉进行第一热处理，得到第二混合粉；对所述第二混合粉进行热压烧结，得到TiAlN三元陶瓷块；对所述TiAlN三元陶瓷块进行破碎；将破碎之后的TiAlN三元陶瓷块、短切碳纤维以及碳酸钙晶须混合并进行第二球磨，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热处理，得到第四混合粉；对所述第四混合粉进行第二热压烧结。

【技术特征摘要】
1.一种用于锂电池的TiAlN三元陶瓷，其特征在于：所述TiAlN三元陶瓷是由如下方法制备的：提供Ti粉、Al粉和TiN粉；对所述Ti粉、Al粉和TiN粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对所述第一混合粉进行第一热处理，得到第二混合粉；对所述第二混合粉进行热压烧结，得到TiAlN三元陶瓷块；对所述TiAlN三元陶瓷块进行破碎；将破碎之后的TiAlN三元陶瓷块、短切碳纤维以及碳酸钙晶须混合并进行第二球磨，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热处理，得到第四混合粉；对所述第四混合粉进行第二热压烧结。2.如权利要求1所述的用于锂电池的TiAlN三元陶瓷，其特征在于：其中，所述Ti粉、Al粉和TiN粉的摩尔比为(1-1.05):(0.8-1.2):(1-1.05)。3.如权利要求1所述的用于锂电池的TiAlN三元陶瓷，其特征在于：其中，第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为500-600r/min，球磨时间为30-40h，球料比为8:1-9:1，在球磨过程中每球磨20-30min，暂停球磨8-15min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于300℃。4.如权利要求1所述的用于锂电池的TiAlN三元陶瓷，其特征在于：其中，所述第一热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为600-700℃，热处理时间为20-30min，升温速率为20-...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵鹏，
申请(专利权)人：南通志乐新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32