【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及匣钵窑具制备，特别涉及一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵及其制备方法。
技术介绍
1、匣钵是烧成锂电池正极材料的重要窑具之一。各类锂电池正极材料，均须先装入匣钵后才装进高温窑炉焙烧。目前，国产匣钵在循环使用寿命、抗侵蚀性、热震稳定性和材料承压强度等方面与国外同类型产品相比仍然存在较大的差距，每年因更换匣钵而产生的费用花销十分巨大，同时也对环境造成了极大的危害。
2、综合现有的双层结构匣钵，其在使用到一定次数后，匣钵表面的喷涂层与基体理化性能发生变化，匣钵表面开始剥落，不仅影响产品质量还容易引发安全事故。
3、因此，为了应对需求量日益增大的锂电池正极材料，必须开发一种新型匣钵，使其具有良好的耐腐蚀性能，循环使用次数多，寿命长，使用过程中匣钵不起皮，不掉渣，无污染，适用于多种锂电池正极材料烧结过程，有利于降低生产成本，提高经济效益。围绕上述问题，研制一种锂电池正极材料用匣钵，使其接近或具有上述优异性能，具有重要意义和产业价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵，上述匣钵具有良好的耐腐蚀性能，使用过程中匣钵不起皮，不掉渣，无污染，适用于多种锂电池正极材料烧结过程，最重要的是使用寿命超长，可重复使用次数远超目前市场上的同类产品。
2、本专利技术的另一目的在于，提出一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵的制备方法。上述制备方法制得的匣钵具有优良的抗腐蚀性能，能有效抵抗高温环境下li+等的侵蚀，在
3、本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
4、本专利技术提出一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵，其包括基体层、中间层和表面涂层；
5、基体层原材料按照重量份计，包括如下组分：50-70份的高纯氮化硅粉末，10-20份的板状刚玉，5-15份的镁铝尖晶石，5-15份的黏土，4-6份的纸浆废液，5-10份的耐高温无机粘合剂；
6、中间层原材料为聚硅氮烷，聚硅氮烷是以si-n为主链的有机无机杂化聚合物，其与底材能以共价键形式结合，与绝大多数底材均有着极为出色的附着力，且其本身也具有高强度、高耐热、高模量、高致密等丰富、优异的物理和化学特性，是一种出色的新型的涂层材料，可制备致密的耐高温防腐涂层，对匣钵基体起到良好的保护作用；
7、表面涂层原材料为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂是一种有机硅化合物，在高温条件下会发生热分解，所产生的硅氧烷是一种硅原子与氧原子通过共价键连接的化合物，会与匣钵表面结合形成一层稳定的有机硅化膜，具有优良的抗剪切性、耐热性和耐化学腐蚀性，可有效增强匣钵表面性能。
8、一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵的制备方法，包括以下步骤：
9、制备基体层结构生坯：在超声条件下，将粉碎的10-20份的板状刚玉、5-15份的镁铝尖晶石、5-15份的黏土和4-6份的纸浆废液均匀混合，至干燥的颗粒料表面都被润湿为止，制得混合骨料后，将50-70份的高纯氮化硅粉末、5-10份的耐高温无机粘合剂加入到所述混合骨料中经40-60min混合和12-18h陈腐后，采用注浆成型法或挤出成型法制成匣钵基体层结构生坯；
10、干燥和高温烧结：将上述匣钵基体层结构生坯干燥后在1250-1350℃烧结3-5h制得匣钵基体；
11、制备中间层：将聚硅氮烷与芳烃溶剂配制成质量分数为4%-8%的混合溶剂，并用此溶剂对上述匣钵基体进行充分刷涂、晾干，再经升温干燥步骤后冷却至室温，再在该匣钵生坯上刷涂混合溶剂，加热至约170~190℃，在此温度下保温至少15 min，冷却后再将此生坯加热至700~800℃，并在此温度下保温15~25 min 后冷却至室温，以使匣钵基体表面形成所述中间层；
12、制备表面涂层：配置0.9-1.1%的硅烷偶联剂乙醇水溶液，乙醇和水的比例为8:2，将其均匀喷涂在上述匣钵表面，在120~180℃下干燥2~5 h，制得锂电池正极材料用复合结构匣钵。
13、本专利技术实施例的一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵及其制备方法的有益效果是：
14、（1）设计双层防护涂层，采用新型的涂层材料聚硅氮烷作为中间层，其与绝大多数底材均有着极为出色的附着力，且其本身也具有高强度、高耐热、高模量、高致密等优异的物理化学特性，可制备致密的耐高温防腐涂层，对匣钵基体起到良好的保护作用。同时在制备中间层的过程中采用多次程序升温再冷却的方式，有效保证的涂层的防护效果。
15、（2）通过硅烷偶联剂热分解产生的稳定的有机硅化膜作为表面涂层，其具有优良的抗剪切性、耐热性和耐化学腐蚀性，可有效增强匣钵表面性能。
16、（3）制备匣钵产品具有良好的耐腐蚀性能，寿命长，使用过程中匣钵不起皮，不掉渣，无污染，可重复使用次数远超目前市场上的同类产品，适用于多种锂电池正极材料烧结过程，有利于降低生产成本，提高经济效益。
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1.一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵，其特征在于，其包括基体层、中间层和表面涂层；
2.根据权利要求1所述的一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵，其特征在于，所述高纯氮化硅粉末粒径为0.1-0.5mm，所述板状刚玉粒度为0.5-2mm；所述镁铝尖晶石的粒径为2mm。
3.根据权利要求1所述的一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵，其特征在于，所述粘土为苏州白泥。
4.根据权利要求1所述的一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三异烯丙氧基硅烷。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的新型锂电池正极材料用复合结构匣钵的制备方法，其特征在于，其包括：
6.根据权利要求5所述的一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵的制备方法，其特征在于，所述超声条件强度为0.5~1.2W/cm2。
7.根据权利要求5所述的一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵的制备方法，其特征在于，所述升温干燥步骤为在100℃下干燥5min，以10℃/min速率程序升温至150℃，并在150℃下保温20-30min。<...
【技术特征摘要】
1.一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵，其特征在于，其包括基体层、中间层和表面涂层；
2.根据权利要求1所述的一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵，其特征在于，所述高纯氮化硅粉末粒径为0.1-0.5mm，所述板状刚玉粒度为0.5-2mm；所述镁铝尖晶石的粒径为2mm。
3.根据权利要求1所述的一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵，其特征在于，所述粘土为苏州白泥。
4.根据权利要求1所述的一种新型锂电池正极材料用复合结构匣钵，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙...
【专利技术属性】
技术研发人员：王泽宇薪，
申请(专利权)人：阳泉银宇新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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