一种耐碱性涂层浆料和具有耐碱性涂层的坩埚及制备方法技术

本发明专利技术属于坩埚涂层技术领域，公开了一种耐碱性涂层浆料和具有耐碱性涂层的坩埚及制备方法。该浆料由质量比为20～150：0.1～1.4：0.1～1.4：1000的磷酸盐、分散剂、粘结剂和水组成，通过注浆成型工艺将该浆料制备在坩埚基体的内壁，形成带有涂层的坩埚可用于钠(锂)离子电池前驱体及正极材料的高温烧结，该涂层可促进钠(锂)离子正极材料及前驱体的结晶反应，在促进高温扩散过程中减少对坩埚的腐蚀，延长坩埚的使用寿命，且涂层对电极材料的性能无副作用，还可改善材料的粘壁现象。还可改善材料的粘壁现象。还可改善材料的粘壁现象。

【技术实现步骤摘要】
一种耐碱性涂层浆料和具有耐碱性涂层的坩埚及制备方法


[0001]本专利技术涉及坩埚涂层
，尤其涉及一种耐碱性涂层浆料和具有耐碱性涂层的坩埚及制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子电池逐渐取代镍氢电池和铅酸电池，在新能源电池领域占有了很大的市场。然而，在锂离子电池材料制备过程中，锂离子电池正极材料前驱体及锂离子电池正极材料烧结所使用的坩埚寿命普遍较短，且钠离子电池的前驱体及钠离子电池正极材料中的碳酸钠的碱性较碳酸锂更强，对坩埚的腐蚀作用更为明显。因此，制备锂(钠)离子电池材料所需的耗材使用寿命短，增加了生产成本。
[0003]不仅如此，在高温烧结过程中，原材料中所存在的过渡金属易于扩散到坩埚内部，在烧结后明显地能够观察到坩埚底部残留有鲜艳的颜色(即为所烧结材料残留部分)。而且，随着烧结次数的增加，坩埚还会出现严重掉粉、甚至粉碎等现象，导致坩埚需要频繁的更换，大大增加了锂离子电池和钠离子电池的生产成本。
[0004]坩埚受到腐蚀的原因主要与碱金属碳酸盐的强碱性和高温熔融状态有关，在高温状态下，坩埚的主要成分Al2O3和SiO2会与碳酸锂或碳酸钠发生反应。为了从根本上解决这一问题，可以通过在坩埚内侧涂抹一层对烧结材料性能无明显影响且有助于碱金属碳酸盐扩散进烧结材料中的耐高温助熔剂。现有技术200910079974.2公开了一种具有Al2O3抗侵蚀涂层的坩埚，但Al2O3涂层会与烧结材料中的碳酸锂或碳酸钠发生反应，不仅影响烧结得到的材料性能，还降低了坩埚的使用寿命。
[0005]因此，开发一种可适用于锂离子电池或钠离子电池正极材料烧结的耐腐蚀性坩埚涂层具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种耐碱性涂层浆料和具有耐碱性涂层的坩埚及制备方法，解决现有技术在烧结正极材料时所用的坩埚使用寿命短、烧结后正极材料易沾壁且材料易与坩埚发生反应的问题。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种耐碱性涂层浆料，所述浆料由磷酸盐、分散剂、粘结剂和水组成；
[0009]其中，所述磷酸盐、分散剂、粘结剂和水的质量比为20～150：0.1～1.4：0.1～1.4：1000。
[0010]优选的，在上述一种耐碱性涂层浆料中，所述磷酸盐为磷酸铝、磷酸氢铝、磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸镁和磷酸氢镁中的一种或几种。
[0011]优选的，在上述一种耐碱性涂层浆料中，所述分散剂为聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸锂和阿拉伯树胶中的一种或几种。
[0012]优选的，在上述一种耐碱性涂层浆料中，所述粘结剂为聚丙烯醇、羧甲基纤维素和羧甲基纤维素钠中的一种或几种。
[0013]本专利技术还提供了一种具有耐碱性涂层的坩埚，所述坩埚具有上述一种耐碱性涂层浆料形成的涂层。
[0014]本专利技术还提供了一种具有耐碱性涂层的坩埚的制备方法，包括以下步骤：
[0015]将浆料注满坩埚基体内，静置1～2min，倒出坩埚基体内的浆料，静置12～48h，干燥后烧结，得到具有耐碱性涂层的坩埚。
[0016]优选的，在上述一种具有耐碱性涂层的坩埚的制备方法中，所述浆料为上述一种耐碱性涂层浆料。
[0017]优选的，在上述一种具有耐碱性涂层的坩埚的制备方法中，所述坩埚基体为莫来石坩埚、刚玉莫来石坩埚或堇青石莫来石坩埚。
[0018]优选的，在上述一种具有耐碱性涂层的坩埚的制备方法中，所述干燥温度为25～80℃，时间为12～48h。
[0019]优选的，在上述一种具有耐碱性涂层的坩埚的制备方法中，所述烧结温度为600～1400℃，时间为12～48h。
[0020]优选的，在上述一种具有耐碱性涂层的坩埚的制备方法中，所述涂层厚度为0.01～500μm。
[0021]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0022](1)本专利技术利用注浆成型工艺将耐碱性涂层浆料制备在坩埚基体的内壁，所形成的带有涂层的坩埚可以适用于钠(锂)离子电池前驱体及正极材料的高温烧结，该涂层可促进钠(锂)离子正极材料及前驱体的结晶反应，在促进高温扩散过程中减少对坩埚的腐蚀，且涂层对电极材料的性能无副作用。
[0023](2)本专利技术的涂层能够平滑基体坩埚的多孔结构，能够在一定程度改善钠(锂)离子电池正极材料及前驱体的粘壁现象。
[0024](3)本专利技术的浆料中采用磷酸盐作为保护层，如AlPO4，原料添加量较少，成本较Al2O3涂层有明显下降，但其抗腐蚀效果与纯度极高的刚玉莫来石坩埚相当，且烧结过程中未出现开裂现象，提高了坩埚的使用寿命。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0026]图1为实施例1的具有耐碱性涂层的坩埚使用20次后表面形态图；
[0027]图2为对比例1的坩埚使用20次后表面形态图；
[0028]图3为对比例5的坩埚使用20次后表面形态图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供一种耐碱性涂层浆料，该浆料由磷酸盐、分散剂、粘结剂和水组成。
[0030]在本专利技术中，磷酸盐、分散剂、粘结剂和水的质量比优选为20～150：0.1～1.4：0.1～1.4：1000，进一步优选为49～136：0.4～1.3：0.35～1.25：1000，更优选为105：0.9：1.1：
1000。
[0031]在本专利技术中，磷酸盐优选为磷酸铝、磷酸氢铝、磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸镁和磷酸氢镁中的一种或几种，进一步优选为磷酸铝、磷酸钙和磷酸镁中的一种或几种，更优选为磷酸铝。
[0032]在本专利技术中，磷酸盐的粒径优选为0.1～24μm，进一步优选为5～20μm，更优选为8μm。
[0033]在本专利技术中，分散剂优选为聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸锂和阿拉伯树胶中的一种或几种，进一步优选为聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠和阿拉伯树胶中的一种或几种，更优选为聚丙烯酸铵。
[0034]在本专利技术中，粘结剂优选为聚丙烯醇、羧甲基纤维素和羧甲基纤维素钠中的一种或几种，进一步优选为聚丙烯醇和羧甲基纤维素中的一种或两种，更优选为羧甲基纤维素。
[0035]本专利技术还提供一种具有耐碱性涂层的坩埚，该坩埚具有上述一种耐碱性涂层浆料形成的涂层。
[0036]本专利技术还提供一种具有耐碱性涂层的坩埚的制备方法，包括以下步骤：
[0037]将浆料注满坩埚基体内，静置1～2min，倒出坩埚基体内的浆料，静置12～48h，干燥后烧结，得到具有耐碱性涂层的坩埚。
[0038]在本专利技术中，浆料为上述一种耐碱性涂层浆料。
[0039]在本专利技术中，坩埚基体优选为莫来石坩埚、刚玉莫来石坩埚或堇青石莫来石坩埚，进一步优选为莫来石坩埚。
[0040]在本专利技术中，倒出坩埚基体内的浆料后静置时间优选为12～48h，进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐碱性涂层浆料，其特征在于，所述耐碱性涂层浆料由磷酸盐、分散剂、粘结剂和水组成；其中，所述磷酸盐、分散剂、粘结剂和水的质量比为20～150：0.1～1.4：0.1～1.4：1000。2.根据权利要求1所述的一种耐碱性涂层浆料，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸铝、磷酸氢铝、磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸镁和磷酸氢镁中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的一种耐碱性涂层浆料，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸锂和阿拉伯树胶中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的一种耐碱性涂层浆料，其特征在于，所述粘结剂为聚丙烯醇、羧甲基纤维素和羧甲基纤维素钠中的一种或几种。5.一种具有耐碱性涂层的坩埚，其特征在于，所述坩埚具有权利要求1～4任一项所述的一种耐碱性涂层浆料形成的涂层。6.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：程斯琪，王伟刚，周文泽，王建鑫，陈森，戚兴国，唐堃，
申请(专利权)人：溧阳中科海钠科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：