一种含钛复合层匣钵制造技术

本发明专利技术属于锂电正极材料合成用匣钵技术领域，具体涉及一种含钛复合层匣钵。涉及的一种含钛复合层匣钵，其特征在于：含钛复合层匣钵中复合层的主要成份为CaO、MgO、Bao、TiO2，含钛复合层匣钵的基体为铝硅质；所述的复合层与所述的基体均为泥料；将所述的复合层与所述的基体通过挤出设备进行初坯复合，然后通过机压成型成匣钵；热处理温度1300

【技术实现步骤摘要】
一种含钛复合层匣钵


[0001]本专利技术属于锂电正极材料合成用匣钵
，具体涉及一种含钛复合层匣钵。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有很高的体积比能量和质量比能量，广泛应用于移动通信、军事、航空航天和信息科学领域，近年来也大量应用于新能源汽车和储能领域，并得到了高速发展。当前主要商用正极材料有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料，其中三元材料相对前者有更高的能量密度，大部分正极材料的生产都是通过承载在匣钵并在窑炉中通过煅烧方法制备。考虑到匣钵的抗热震性以及经济性，制备匣钵的原料普遍以铝硅质为主，为堇青石、莫来石、刚玉、尖晶石等。
[0003]合成正极材料时锂化物呈碱性，具有很强的腐蚀性，而铝硅质匣钵为酸性耐火材料，因此使用寿命普遍较低，难以满足现有正极材料的发展需要，为此在铝硅质匣钵表层复合一层抗锂侵蚀性优异的材料成为了当前的主要技术改良路线之一；CN201711418904提出了一种复合匣钵的制备方法，其中复合料层中主要化学组成为氧化铝，在应用过程中与锂盐反应生成铝酸锂导致的体积膨胀容易导致表层的损毁；CN201310194695提出在匣钵内部复合一层氧化锆70份～90份：氧化铈1份～5份：锂辉石1份～10份：刚玉5份～15份组成的材料，可以看出，方案中以氧化锆为主要组成，不但成本较高，其结合较弱，氧化锆颗粒也容易脱落，同时表层中的结合相抗锂侵蚀性较差；JP2014118339A中在与锂离子电池正极活性材料接触的表面复合一个涂层，材质为氧化锆、氧化铝、氮化硅、尖晶石或氧化镁中的任何一个，改善匣钵材料的抗侵蚀性，施工方式为喷涂，厚度0.1
‑
1mm，喷涂施工最大的一个缺点就是表层的气孔率高，抗渗透能力差，同时复合层厚度较薄，锂盐一旦与基体反应容易导致复合层的直接剥落。众所周知，CaO/MgO/BaO是抗碱侵蚀优异的材料，并且成本低廉，然而实现其在匣钵表层的复合以及低成本制备是难点。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提出一种含钛复合层匣钵。
[0005]本专利技术为完成上述目的采用如下技术方案：一种含钛复合层匣钵，含钛复合层匣钵中复合层的主要成份为CaO、MgO、Bao、TiO2，含钛复合层匣钵的基体为铝硅质；所述的复合层与所述的基体均为泥料；将所述的复合层与所述的基体通过挤出设备进行初坯复合，然后通过机压成型成匣钵；热处理温度1300
‑
1400℃。
[0006]所述的TiO2在1300
‑
1400℃的热处理温度下与CaO、MgO、BaO均实现反应烧结，抗锂盐侵蚀性能优异。
[0007]所述复合层的原料包括无机固体原料如CaO、MgO、Bao或其盐类，TiO2，还包括增塑剂、结合剂、水。
[0008]所述基体的原料为：堇青石、莫来石、刚玉、尖晶石，球粘土，增塑剂、结合剂、水。
[0009]所述中的结合剂为糊精或糊精，所述的增塑剂为羧甲基纤维素或羟乙基纤维素。
[0010]所述复合层中CaO、MgO、Bao或其盐类的纯度＞95wt%，粒度为2
‑
0.5mm，0.5
‑
0.1mm，＜0.074mm；三种粒度分别占上述无机固体原料总摩尔比的25～40%，35～50%，10～20%，所述复合层中TiO2为微粉，纯度＞98wt%，粒度＜5μm，占无机固体原料总摩尔比的10～20%，增塑剂、结合剂、水分别为上述无机固体总重量的0.2
‑
0.4%，0.5
‑
1.5%，3～5%。
[0011]所述的基体中堇青石、莫来石、刚玉、尖晶石，球粘土，加入量分别占无机固体原料总重量的15～25%，30～50%，5～20%，0～30%，5～10%，增塑剂、结合剂、水分别为上述无机固体总重量的0.1
‑
0.3%，0.5
‑
2%，8～12%。
[0012]将复合层上述原料按照配比加混炼机进行充分混匀得到复合表层坯料，放置时间不宜超过48小时，将基体料在炼泥机中进行充分混匀得到基体坯料，通过专用挤出设备将复合层坯料铺展到基体表面，然后将上述坯体放置匣钵成型模具中制备出复合生坯，经干燥，并于高温窑炉热处理，最高温度1300
‑
1400℃，最后获得一种含钛复合层匣钵。
[0013]本专利技术一种含钛复合层匣钵的制备方法，其优点是在侵蚀最为严重的部位匣钵底部内壁采用抗锂侵蚀优异的富碱材料，同时在1300
‑
1400℃下，TiO2能够全部与上述碱性材料（Ca、Mg、Ba盐在低温阶段分解）原位反应：RO（CaO/MgO/BaO） + TiO2ꢀ→ꢀ
RO
·
nTiO
2 (n=0.5/1/2)。具备了足够的强度，保证了高耐火性的碱性氧化物颗粒能够处理结合网络中，同时形成的结合相具有较好的抗锂侵蚀。复合表层与基体结合界面处的TiO2也能够与基体反应：Al2O
3 + TiO2ꢀ→ꢀ
Al2TiO5， CaO/MgO(基体原料中的杂质) + TiO2ꢀ→ꢀ
RO
·
nTiO
2 (n=0.5/1/2)，上述反应保证了表层与基体结合界面的牢固性与热膨胀性能的匹配。
[0014]本专利技术一种含钛复合层匣钵的制备方法，所涉及的复合层原料主要以碱性原料为主，TiO2价格稍高，但加入量较少，因此对成本的影响不大，一次成型和烧成，实现低成本制备，同时其抗侵蚀性能突出，具有实用价值。
具体实施方式
[0015]结合具体实施例对本专利技术加以详细说明：实施例1：复合表层坯料的制备：选CaCO3为碱性原料，粒度为2
‑
0.5mm，0.5
‑
0.1mm， ＜0.074mm。三种粒度分别占无机固体原料总摩尔比的25%，50%，10%，所述复合层中TiO2为微粉，纯度＞98wt%，粒度＜5μm，占无机固体原料总摩尔比的15%，增塑剂、结合剂、水分别为上述无机固体总重量的0.2%， 1.5%，5%，经混炼机充分混后得到复合表层坯料；所述的基体中堇青石、莫来石、刚玉、尖晶石、球粘土，加入量分别占无机固体原料总重量的15%，50%，5%，20%，10%，增塑剂、结合剂、水分别为上述无机固体总重量的0.1%，0.5%，12%，经炼泥机中进行充分混匀得到基体坯料；通过专用挤出设备将复合层坯料铺展到基体表面，然后将上述坯体放置匣钵成型模具中制备出匣钵生坯，经干燥，并于高温窑炉热处理，最高温度1300℃，最后获得一种含钛复合层匣钵。
[0016]实施例2：复合表层坯料的制备：选MgO为碱性原料，粒度为2
‑
0.5mm，0.5
‑
0.1mm， ＜0.074mm。三种粒度分别占无机固体原料总摩尔比的40%，35%，15%，所述复合层中TiO2为微粉，纯度＞98wt%，粒度＜5μm，占无机固体原料总摩尔比的10%，增塑剂、结合剂、水分别为上
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含钛复合层匣钵，其特征在于：含钛复合层匣钵中复合层的主要成份为CaO、MgO、Bao、TiO2，含钛复合层匣钵的基体为铝硅质；所述的复合层与所述的基体均为泥料；将所述的复合层与所述的基体通过挤出设备进行初坯复合，然后通过机压成型成匣钵；热处理温度1300
‑
1400℃。2.如权利要求1所述的一种含钛复合层匣钵，其特征在于：所述的TiO2在1300
‑
1400℃的热处理温度下与CaO、MgO、BaO均实现反应烧结，抗锂盐侵蚀性能优异。3.如权利要求1所述的一种含钛复合层匣钵，其特征在于：所述复合层的原料包括无机固体原料，即，CaO、MgO、BaO或其盐类，TiO2，同时还包括增塑剂、结合剂、水。4.如权利要求3所述的一种含钛复合层匣钵，其特征在于：所述复合层中CaO、MgO、Bao或其盐类的纯度＞95wt%，粒度为2
‑
0.5mm，0.5
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0.1mm， ＜0.074mm；三种粒度分别占无机固体原料总摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱凡，王龙光，刘国齐，杨文刚，于建宾，马渭奎，李红霞，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：