一种锂电池正极材料生产用匣钵及其制备方法

本申请属于耐火材料，尤其涉及一种锂电池正极材料生产用匣钵及其制备方法。

背景技术：

1、三元锂电池正极材料因具有高能量密度和优异的储能特性而被广泛地应用于纯电动汽车、增程式电车以及插电混合动力汽车中。在工业上主要是在800～1000℃采用固相合成法进行生产，在煅烧流程中以匣钵作为载体来盛装正极材料。

2、然而，在煅烧过程中三元正极材料中的碱性材料li2o以及ni、co、mn的过渡金属氧化物会对匣钵进行化学侵蚀，同时，生产中每炉次匣钵均会经历较大的温度波动，在化学侵蚀和热应力的综合作用下，匣钵内壁面会出现龟裂与剥落，因此，要提升匣钵的使用寿命，需要改善匣钵的抗侵蚀和抗热震性能。

3、近年来，随着电动汽车需求量的大幅提升，匣钵的消耗量也逐年剧增，而较多的使用后的匣钵被当作固废进行堆放或填埋，既污染环境又造成了资源的浪费，用后被侵蚀匣钵中的钴co还可能危害人的身体健康。因此，实有必要提供一种锂电池正极材料用匣钵以克服上述问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种锂电池正极材料生产用匣钵及其制备方法，旨在解决匣钵的抗侵蚀性和抗热震性能差的问题，并实现废旧匣钵再利用减少资源浪费。

2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

3、第一方面，本申请提供一种锂电池正极材料生产用匣钵，所述匣钵的原料包括主材和结合剂，以所述主材的总重量为100％计，所述主材包括如下重量百分含量的组分：废匣钵颗粒12～17％、烧结莫来石22～27％、电熔莫来石37～51％、电熔锆莫来石10～15％、合成铝酸钠3～12％、刚玉粉2～8％、活性α氧化铝粉2～6％；其中，所述合成铝酸钠的化学式为na2o·11al2o3。

4、第二方面，本申请提供一种锂电池正极材料生产用匣钵的制备方法，包括以下步骤：

5、按照第一方面所述的锂电池正极材料生产用匣钵提供各组分原料；

6、将主材的各组分原料混合，然后加入结合剂和水混炼，得到生料；

7、将所述生料进行陈腐处理后，压制成生坯；

8、将所述生坯进行干燥，然后煅烧处理，制得所述锂电池用匣钵。

9、本申请第一方面提供的一种锂电池正极材料生产用匣钵，以回收废匣钵作为骨料，在保证匣钵使用性能的基础上实现了固废的再利用，节约耐火原料资源；本申请提到的合成铝酸钠为耐高温的碱性复合氧化物，其熔点>1700℃，并具有较低的热膨胀系数，由于na和li均属于碱性元素，不易发生化学反应，因此，在高温下具有优异的抗锂电池正极材料侵蚀性能和抗热震性能。研究发现，匣钵在使用过程中的侵蚀主要从基质部分开始，本申请通过在匣钵基质中加入高抗侵蚀组分合成铝酸钠，同时，本申请还加入了具有良好抗侵蚀和抗热震性能的电熔锆莫来石组分，从而进一步保证了本申请匣钵兼具良好的抗侵蚀和抗热震性能；另外，由于破碎后的废匣钵颗粒表面较为粗糙，还有利于促进骨料与基质间的烧结结合，能够提高匣钵的致密度和力学性能。

10、本申请第二方面提供的一种锂电池正极材料生产用匣钵的制备方法，采用经过破碎后的废匣钵作为匣钵骨料，通过加入烧结莫来石、电熔莫来石、电熔锆莫来石和合成铝酸钠等组分，增强匣钵的抗侵蚀性和抗热震性能，不仅提高了匣钵的使用寿命，而且实现了废匣钵的再利用，从而减少环境污染，节约耐火原料资源。

技术特征：

1.一种锂电池正极材料生产用匣钵，其特征在于，所述匣钵的原料包括主材和结合剂，以所述主材的总重量为100％计，所述主材包括如下重量百分含量的组分：

2.如权利要求1所述的锂电池正极材料生产用匣钵，其特征在于，所述合成铝酸钠是通过无水碳酸钠与氧化铝粉混合煅烧处理获得,所述无水碳酸钠与所述氧化铝粉的摩尔比为1：(10～12)。

3.如权利要求2所述的锂电池正极材料生产用匣钵，其特征在于，所述混合煅烧处理工艺包括：煅烧温度1200～1400℃，煅烧时间2～4h；和/或，

4.如权利要求1～3任一项所述的锂电池正极材料生产用匣钵，其特征在于，所述废匣钵颗粒的粒径为2.5～1.5mm，所述废匣钵颗粒的化学成分中：al2o3含量≥70wt％，sio2含量≥20wt％；和/或，

5.如权利要求1～4任一项所述的锂电池正极材料生产用匣钵，其特征在于，所述烧结莫来石的粒径为2～1mm，所述烧结莫来石的体积密度为2.65～2.75g/cm3,所述烧结莫来石的化学成分中：al2o3含量≥70wt％，sio2含量≥22wt％，fe2o3含量≤1.5wt％；和/或，

6.如权利要求1～5任一项所述的锂电池正极材料生产用匣钵，其特征在于，所述刚玉粉的粒径＜0.045mm，所述刚玉粉的化学成分中al2o3含量≥99.6wt％；和/或，

7.如权利要求1～6任一项所述的锂电池正极材料生产用匣钵，其特征在于，所述结合剂的含量为所述主材的总重量的2～5％。

8.如权利要求7所述的锂电池正极材料生产用匣钵，其特征在于，所述结合剂包括黄糊精、亚硫酸纸浆废液、羧甲基纤维素和铝溶胶中的至少一种。

9.一种锂电池正极材料生产用匣钵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的锂电池正极材料生产用匣钵的制备方法，其特征在于，所述陈腐处理时间为24～36h；和/或，

技术总结
本申请涉及耐火材料技术领域，提供了一种锂电池正极材料生产用匣钵及其制备方法。该匣钵的原料包括主材和结合剂，以主材的总重量为100％计，其主材包括如下重量百分含量的组分：废匣钵颗粒12～17％、烧结莫来石22～27％、电熔莫来石37～51％、电熔锆莫来石10～15％、合成铝酸钠3～12％、刚玉粉2～8％、活性α氧化铝粉2～6％；其中，合成铝酸钠的化学式为Na2O·11Al2O3。本申请采用经过破碎后的废匣钵作为匣钵骨料，通过加入烧结莫来石、电熔莫来石、电熔锆莫来石和合成铝酸钠等组分，增强匣钵的抗侵蚀性和抗热震性能，不仅提高了匣钵的使用寿命，而且实现了废匣钵的再利用。

技术研发人员：翟鹏涛
受保护的技术使用者：河南财经政法大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12