一种利用合成三元锂正极材料用后匣钵制备堇青石-莫来石复相陶瓷的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用合成三元锂正极材料用后匣钵制备堇青石

【技术实现步骤摘要】
一种利用合成三元锂正极材料用后匣钵制备堇青石
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莫来石复相陶瓷的方法


[0001]本专利技术属于固体废弃物高值化利用领域，具体涉及一种利用固体废弃物制备复相陶瓷的方法。

技术介绍

[0002]三元锂离子电池由于其优异的充放电属性，循环寿命长，比能量密度高等特点，广泛应用于手机、笔记本电脑等器件。由于其较大的市场规模，三元锂正极材料的制备，也有很大的行业规模。在制备三元锂正极材料过程中所使用的的耐火材料匣钵，多为以堇青石、莫来石为主要物相的耐火材料，其市场规模也十分巨大。
[0003]合成三元锂正极材料用后匣钵作为一种工业固体废弃物，因其制备过程中会受到正极材料中Li，Mn，Ni，Co等杂质元素的侵蚀，其再利用的途径通常为Li等元素的提取。而未被侵蚀的匣钵基体，被大量堆存，对环境和社会造成了较大的压力。能将合成三元锂正极材料用后匣钵利用起来，将其变废为宝，不仅能解决匣钵废料的大量排放堆积问题，同时也节省其他高值资源，具有可观的经济及社会价值。
[0004]利用固体废弃矿合成高性能低成本材料是当今国内外发展循环经济和环境可持续发展道路的重要途径。以合成三元锂正极材料用后匣钵为主要原料来制备高性能低成本堇青石
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莫来石复相陶瓷的技术方案，对于锂电池工业相关产业链的完善，优化堇青石
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莫来石复相陶瓷制备技术工艺，形成低成本制备高性能堇青石
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莫来石复相陶瓷的制备技术有着重要意义。该方法不仅工艺简单，制备温度低，而且固体废弃物利用率高，有效地节约了能源，保护了环境。

技术实现思路

[0005]本文主要针对制备三元锂正极材料用后匣钵对环境带来的问题并着眼于它的潜在价值，同时也为解决堇青石
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莫来石复相陶瓷成本较高的问题。
[0006]一种利用合成三元锂正极材料用后匣钵制备堇青石
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莫来石复相陶瓷的方法，以合成三元锂正极材料用后匣钵与锂瓷石或滑石为主要原料，经破碎、混料、球磨、干燥、干压成型、高温烧结等工艺，制备得到堇青石
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莫来石复相陶瓷。
[0007]所述的制备方法，合成三元锂正极材料用后匣钵为未被侵蚀部分，所需的烧结温度为900
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1200℃，升温速度为2
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10℃，烧结时间为1
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6h。
[0008]本专利技术制备得到的堇青石
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莫来石复相陶瓷有较高的抗压强度与抗折强度，较高的体积密度，和较好的热稳定性。
具体实施方式
[0009]将合成三元锂正极材料用后匣钵利用颚式破碎机进行破碎，选择未被侵蚀的部分，再经振动磨粉碎，磨细后过100目筛备用。按照合成三元锂正极材料用后匣钵添加量为
30
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60wt％，添加量为40
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70wt％称量，放入尼龙球磨罐中。在尼龙球磨罐中，以不同粒径的玛瑙球为研磨介质，共混球磨6小时。粉体经干燥后利用粉末压片机在30MPa下成型后在常压烧结，烧结温度为900
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1200℃，升温速度为2
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10℃，烧结时间为1
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6h，制得堇青石
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莫来石复相陶瓷。
[0010]下面结合三个实施例，对本专利技术提供的由合成三元锂正极材料用后匣钵制备堇青石
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莫来石复相陶瓷进行详细的说明。
[0011]以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0012]实施例1
[0013]将合成三元锂正极材料用后匣钵利用颚式破碎机进行粉碎，选择未被侵蚀的部分利用振动磨磨细后过100目筛备用。经测，其氧化铝含量为46.4wt％，二氧化硅43.3wt％，氧化镁为6.7wt％，氧化铁为1.4wt％，氧化钛为0.9wt％，其他物质为1.3wt％。其合成三元锂用后匣钵100g、和锂瓷石细粉30g、滑石细粉15g混合，其中锂瓷石中氧化硅含量为82.6wt％，氧化铝含量为11.2wt％，氧化钾含量为4.8wt％，氧化锂含量为1.4wt％，及少量其他物质；滑石中氧化硅含量为64.3wt％，氧化铝含量为8.2wt％，氧化镁含量为24.8wt％，其他物质为2.7wt％。将混合粉体放入尼龙球磨罐中。在尼龙球磨罐中，以不同粒径的玛瑙球为研磨介质，共混球磨6小时。将粉体经60℃干燥48h，之后利用粉末压片机在30MPa下干压成型。在常压烧结下，以8℃/min速度升温，在900℃下烧结1.5h，获得堇青石
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莫来石复相陶瓷试样。
[0014]将制备好的陶瓷试样分别测量其体积密度、线收缩率、抗压强度等性能，结果为：陶瓷试样的平均体积密度为2.45g/cm3，平均抗压强度92.04MPa，平均抗折强度为81.53MPa，切片观察其烧结程度较好，表明堇青石
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莫来石复相陶瓷有较好的使用性能。
[0015]实施例2
[0016]将合成三元锂正极材料用后匣钵利用颚式破碎机进行粉碎，选择未被侵蚀的部分利用振动磨磨细后过100目筛备用。经测，其氧化铝含量为46.4wt％，二氧化硅43.3wt％，氧化镁为6.7wt％，氧化铁为1.4wt％，氧化钛为0.9wt％，其他物质为1.3wt％。其合成三元锂用后匣钵100g和锂瓷石细粉5g、滑石细粉混合5g，其中锂瓷石中氧化硅含量为82.6wt％，氧化铝含量为11.2wt％，氧化钾含量为4.8wt％，氧化锂含量为1.4wt％，及少量其他物质；滑石中氧化硅含量为64.3wt％，氧化铝含量为8.2wt％，氧化镁含量为24.8wt％，其他物质为2.7wt％。将混合粉体放入尼龙球磨罐中。在尼龙球磨罐中，以不同粒径的玛瑙球为研磨介质，共混球磨6小时。将粉体经60℃干燥48h，之后利用粉末压片机在30MPa下干压成型。在常压烧结下，以3℃/min速度升温，在1200℃下烧结5h，获得堇青石
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莫来石复相陶瓷试样。
[0017]将制备好的陶瓷试样分别测量其体积密度、线收缩率、抗压强度等性能，结果为：陶瓷试样的平均体积密度为2.38g/cm3，平均抗压强度为89.83MPa，平均抗折强度为79.02MPa，切片观察其烧结程度较好，表明堇青石
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莫来石复相陶瓷有较好的使用性能。
[0018]实施例3
[0019]将合成三元锂正极材料用后匣钵利用颚式破碎机进行粉碎，选择未被侵蚀的部分利用振动磨磨细后过100目筛备用。经测，其氧化铝含量为46.4wt％，二氧化硅43.3wt％，氧化镁为6.7wt％，氧化铁为1.4wt％，氧化钛为0.9wt％，其他物质为1.3wt％。其合成三元锂用后匣钵100g和锂瓷石细粉15g、滑石细粉10g混合，其中锂瓷石中氧化硅含量为82.6wt％，
氧化铝含量为11.2wt％，氧化钾含量为4.8wt％，氧化锂含量为1.4wt％，及少量其他物质；滑石中氧化硅含量为64.3wt％，氧化铝含量为8.2wt％，氧化镁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用合成三元锂正极材料用后匣钵制备堇青石
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莫来石复相陶瓷的方法，其特征在于：该方法的步骤为：先将合成三元锂材料用后匣钵中被正极材料侵蚀的部分剥离，再将匣钵基体材料破碎、与锂瓷石或滑石混合、球磨、干燥，通过干压成型工艺获得陶瓷坯体，再经过高温烧结制备得到堇青石
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莫来石复相陶瓷。2.权利要求1所述的合成三元锂正极材料用后匣钵，其特征在于：合成三元锂正极材料用后匣钵为未被侵蚀部分，其主要成分为氧化铝含量46
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54wt％，二氧化硅38
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43wt％，氧化镁为4
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7wt％，以及1wt％的氧化钛和氧化铁等，其主要物相为莫来石、堇青石和刚玉。3.权利1要求所述的锂瓷石或滑石，其特征在于：锂瓷石添加量为外加5
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30wt％，其主要成分为氧化硅80
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90wt％，氧化铝为8
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14wt％，氧化钾与氧化钠4
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5wt％，氧化锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淇，闵鑫，房明浩，黄朝晖，吴小文，刘艳改，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：