一種煅燒鋰電池正極材料耐腐蝕匣缽備制工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐火耐腐蝕匣缽窯具技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種煅燒鋰電池正極材料耐腐蝕匣缽備制工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展與普及，鋰電池正極材料得到了空前的應(yīng)用，鋰電池正極材料粉體必須經(jīng)過高溫窯爐的煅燒，燒成必須采用匣缽來裝載，在利用匣缽承載物料高溫煅燒時(shí)，通過在匣缽內(nèi)承載碳酸鋰和堿性金屬氧化物進(jìn)行高溫反應(yīng)，在高溫下堿性氧化物與匣缽表層中酸性氧化物二氧化硅、兩性氧化物如莫來石(3A1203.2Si02)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生玻璃質(zhì)物質(zhì)；匣缽經(jīng)過冷熱重復(fù)使用，一般使用3— 5次就會報(bào)廢。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，匣缽有兩種結(jié)構(gòu)，一是由單一復(fù)合材料制成，這種匣缽在使用完后會被鋰電池正極材料滲透腐蝕，導(dǎo)致匣缽表面沾覆少量的正極材料無法清理，只能進(jìn)行掩埋，導(dǎo)致工業(yè)垃圾；一旦被埋入地下后，不可避免的造成重金屬污染；另一種則是雙層結(jié)構(gòu)，即在基體層表面進(jìn)行噴涂，使用一定次數(shù)后，匣缽表面的噴涂層與基體理化性能發(fā)生變化，匣缽表面開始剝落，不僅污染了正極材料，造成成品率比較低，還容易引發(fā)后續(xù)鋰電池的安全事故。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)是:由于會分解產(chǎn)生滲透能力和反應(yīng)活性強(qiáng)的氧化鋰，對匣缽侵蝕、導(dǎo)致匣缽剝落、粉化問題，匣缽的使用壽命下降；針對匣缽的抗腐蝕性及使用壽命，研發(fā)抗腐蝕性能好，長壽命的匣缽對于鋰電池正極材料的生產(chǎn)及技術(shù)進(jìn)步有十重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種煅燒鋰電池正極材料耐腐蝕匣缽備制工藝，針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，設(shè)計(jì)制備煅燒鋰電池正極材料的耐腐蝕匣缽，采用氫氧化鎂、氧化鋁、二氧化硅制備骨料；添加富鎂尖晶石粉制備基質(zhì)料，通過骨料和基質(zhì)料制備耐腐蝕的匣缽；匣缽抗侵蝕、不發(fā)生剝落與粉化，匣缽使用壽命長。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種煅燒鋰電池正極材料耐腐蝕匣缽備制工藝，包括一級骨料制備、二級骨料制備和基質(zhì)料制備、匣缽制備，其特征在于:
[0007]所述一級骨料制備和二級骨料制備依次包括粉體制備、球磨漿料制備、漿料制備、漿料儲存、胚體制備、胚體干燥、胚體煅燒；所述基質(zhì)料制備依次包括基質(zhì)料配料、基質(zhì)料球磨、基質(zhì)料篩分；所述匣體制備依次包括匣缽料制備、捆扎壓制、養(yǎng)護(hù)干燥、高溫?zé)?；所述一級骨料、二級骨料和基質(zhì)料按照工藝配比進(jìn)行混合制得匣體料。
[0008]所述煅燒鋰電池正極材料耐腐蝕匣缽備制工藝流程為:
[0009]一、骨料制備:
[0010]1.1、粉體制備，選用分子量為65—67，純度為99.8—99.9%的Mg(OH)2，平均粒度為3微米，加入量為18—22%;選用α—氧化鋁，粒度2000目，純度99.5—99.8%，加入量為34— 36%;選用二氧化硅，粒度5 —10微米，純度99一99.5%，加入量為48— 52%;采用預(yù)混機(jī)將粉體混合均勻備用；
[0011]1.2、球磨漿料制備，使用攪拌磨，在攪拌磨內(nèi)先加入水，加入量為粉體的30——40% ;再加入直徑5毫米的氧化鋁球磨珠，作為磨介，用量是粉體用量的2倍；攪拌混合均勻，獲得球磨漿料；
[0012]1.3、漿料制備，在步驟1.2中的球磨漿料內(nèi)，加入分散劑D134，加入量為粉體的
0.55% ;加入消泡劑F-102，加入量為粉體的0.02% ;攪拌混合均勻；投加步驟I中的混合粉體，按投入粉體10-15 %的量投加粉體；投加混合粉體后，開啟攪拌，球磨直到粉體變成溶液后，再次投加混合粉體，總計(jì)投加入量為35— 40 %的粉體；待粉體全部投加完后，開動快速攪拌，球磨4一6小時(shí)后，檢測確認(rèn)漿料粘度下降后停止攪拌；
[0013]1.4、漿料儲存，將攪拌磨內(nèi)的漿料放入攪拌池中，所述攪拌池中的攪拌軸應(yīng)該保持不停慢速攪拌，防止?jié){料出現(xiàn)沉淀；
[0014]1.5、胚體制備，將步驟1.4中的漿料，輸送到壓濾機(jī)中，進(jìn)行加壓過濾，濾出漿料中的水份，得到水份約在8—10 %的胚體；
[0015]1.6、胚體干燥，將步驟1.5中的胚體，放置到烘干房內(nèi)，設(shè)置溫度為60— 80°C，烘干，得到干燥胚體；
[0016]1.7、胚體煅燒，將步驟1.6中的干燥胚體，裝入煅燒爐內(nèi)，設(shè)置煅燒溫度為1370—1390°C，煅燒保溫時(shí)間為6— 8小時(shí)，得到高純度的塊狀熟堇青石材料；
[0017]1.8、一級骨料制備，將步驟1.7中的塊狀熟堇青石材料，通過粉碎機(jī)粉碎，進(jìn)一步的，經(jīng)過振動篩過篩，選取粉體粒度為0.3—1.2mm的顆粒；得到粒度料后，此顆粒度堇青石，作為一級顆粒骨料；
[0018]1.9、二級骨料制備，選取步驟1.8中的一級骨料，比例為25% — 35%，再加入平均粒度為0.135mm的鎂鋁尖晶石20— 30% ;作為二級粗顆粒骨料；二、基質(zhì)料制備:
[0019]2.1、基質(zhì)料配料，選取氫氧化鎂，平均粒度3微米，用量8 —10%，α—氧化鋁，2000目，用量13 — 15% ;二氧化硅18 — 22%，粒度0.15微米；富鎂尖晶石微粉，粒度
0.040mm—0.050mm ;所述富鎂招尖晶石作為強(qiáng)抗腐蝕劑使用；
[0020]2.2、基質(zhì)料球磨，將步驟2.1中的4種配料，放入菱形球磨機(jī)中，放入直徑10—30_表面包復(fù)有聚氨酯的金屬珠，加入量是粉體的2倍，開啟菱形球磨機(jī)開始球磨，球磨的時(shí)間為2h ；
[0021]2.3、基質(zhì)料篩分，將步驟2.2中獲得的粉體，通過振動篩，使用60目篩網(wǎng)進(jìn)行篩分，獲得篩下粉體為基質(zhì)料；
[0022]三、匣體制備:
[0023]3.1、匣缽料制備，按照工藝配比，取用步驟1.8中的一級骨料，取用步驟1.9中的二級骨料，將兩種顆粒骨料加入混碾機(jī)內(nèi)，進(jìn)行3—5min的預(yù)混；再加入PVA粘結(jié)劑，加入量時(shí)料的6% ;再加入脫模劑，加入量為料量的0.5% ;開啟預(yù)混機(jī)繼續(xù)進(jìn)行預(yù)混5min，確認(rèn)干燥的顆粒料表面都被潤濕為止；取用步驟2.3中的基質(zhì)料；將基質(zhì)料加入混碾機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為30min ;關(guān)掉混碾機(jī)，檢測混合好的料是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，用手用力抓捏成團(tuán)體狀并不黏手為合格；
[0024]3.2、捆扎壓制，將步驟3.1中的料體取出，放入塑料薄膜袋中捆扎，然后壓上約為10kg的物體，進(jìn)行壓制；捆扎時(shí)間為36小時(shí)，開始成形得到一個(gè)匣缽，壓制的壓力為500kg/cm2，得到匣缽生還；
[0025]3.3、養(yǎng)護(hù)干燥，將步驟3.2中的匣缽生坯，置于干燥房內(nèi)養(yǎng)護(hù)干燥，設(shè)定溫度為40— 60°C，在所述干燥房內(nèi)進(jìn)行24小時(shí)的養(yǎng)護(hù)干燥；
[0026]3.4、高溫?zé)?，將步驟3.3中的匣缽生坯放置于煅燒爐中，在燒成過程中，升溫至250°C，開始保溫2小時(shí)，以便去除基質(zhì)料內(nèi)的結(jié)晶水；然后以20°C /h速度升溫至300°C，在此溫度下進(jìn)行保溫I一2小時(shí)；在300°C — 800°C，以每小時(shí)60°C速度升溫，用以排除有機(jī)物；然后以每小時(shí)80°C —100°C的速度升溫到1370°C —1390°C，并保溫4一6小時(shí)；自然冷卻出窯，獲得耐腐蝕匣缽成品。
[0027]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是:設(shè)計(jì)制備煅燒鋰電池正極材料的耐腐蝕匣缽，采用氫氧化鎂、氧化鋁、二氧化硅制備骨料；添加富鎂尖晶石粉制備基質(zhì)料，通過骨料和基質(zhì)料制備耐腐蝕的匣缽；匣缽抗侵蝕、不發(fā)生剝落與粉化，匣缽使用壽命長。其具體有益效果為:
[0028]1、制備的耐腐蝕匣缽具有抗堿性耐腐蝕功能，鋰電池正極材料PH值最高達(dá)13—14，屬于堿性材料，具有很強(qiáng)的腐蝕性能，如果匣缽窯具被腐蝕，將會污染鋰電池正極材料，嚴(yán)重影響正極材料的品質(zhì)。
[0029]2、現(xiàn)有技術(shù)中，通常情況下均采用高嶺土，滑石粉作為合成堇青石的主要原材料，因這些礦廣材料內(nèi)含有許多雜質(zhì)如:鐘，納，鐵等，這些雜質(zhì)很容易被腐蝕，因此本發(fā)明制造純度較高的堿性堇青石材料；控制高嶺土，滑石粉所帶來的雜質(zhì)，選用高純氧化鎂、氧化鋁、二氧化娃三種材料進(jìn)行合成堇青石材料，通過濕法混合得到一種雜質(zhì)少純度高，混合均勾的合成堇青石材料，通過煅燒得到高純度的堇青石材料。
[0030]3、本發(fā)明配方設(shè)計(jì)選用堿性材料，尖晶石堿性材料，堇青石堿性材料并確保材料純度控制雜質(zhì)，這樣的材料選擇確保匣缽的堿性和堿性材料不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不會被腐蝕。
[0031]4、所述骨料，堇青石熟料和基質(zhì)料采用的是同種類原料和配比制成，通過同樣的工藝和同樣的燒成溫度煅燒合成，二者之間的熱膨脹系數(shù)可以得到匹配基本一致，這樣保證匣缽能夠具有很小的熱膨脹系數(shù)抗熱沖擊性能強(qiáng)，在受到熱沖擊條件下不會產(chǎn)生微裂紋，達(dá)到耐沖刷功能和抗熱震性能好的產(chǎn)品。
[0032]5、本發(fā)明在基質(zhì)料內(nèi)引入比表面積大的尖晶石微粉，這樣使得這些強(qiáng)堿性尖晶石能夠分布均勻，更加提升成品匣缽的抗腐蝕性能。
【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所公開的一種煅燒鋰電池正極材料耐腐蝕匣缽備制工藝流程不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]根據(jù)圖1，本發(fā)明提供了一種煅燒鋰電池正極材料耐腐蝕匣缽備制工藝，包括一級骨料制備、二級骨料制備和基質(zhì)料制備、匣缽制備。
[0037]所述一級骨料制備和二級骨料制備依次包括粉體制備、球磨漿料制備、漿料制備、漿料儲存、胚體制備、胚體干燥、胚體煅燒；所述基質(zhì)料制備依次包括基質(zhì)料配料、基質(zhì)料球磨、基質(zhì)料篩分；所述匣體制備依次包括匣缽料制備、捆扎壓制、養(yǎng)護(hù)干燥、高溫?zé)?；所述一級骨料、二級骨料和基質(zhì)料按照工藝配比進(jìn)行混合制得匣體料。
[0038]所述煅燒鋰電池正極材料耐腐蝕匣缽備制工藝流程為:
[0039]一、骨料制備:
[0040]1.1、粉體制備，選用分子量為65——67，純度為99.8— 99.9%的Mg(OH)2，平均粒度為3微米，加入量為20% ;選用α —氧化鋁，粒度2000目，純度99.5—99.8%，加入量為35%;選用二氧化硅，粒度5 —10微米，純度99一99.5%，加入量為50%;采用預(yù)混機(jī)將粉體混合均勻備用；
[0041]1.2、球磨漿