【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池领域，涉及一种电池组合式正极材料匣钵，具体涉及一种组合式正极材料匣钵及制备方法。
技术介绍
1、磷酸铁锂电池正极材料的制备多采用高温固相法，将各种前驱体置于匣钵内再经高温烧结而成(推板窑或辊道窑)。现阶段，我国使用的匣钵主要分为两大类：氧化物类和非氧化物类。
2、氧化物类匣钵主要有熔融石英质、莫来石质、莫来石-刚玉质、莫来石-堇青石质等，此类匣钵的成分主要是al2o3、sio2和mgo，在氧化气氛条件下的使用温度最高可达到1300℃，能够满足多种正极材料的烧成要求。氧化物类匣钵的高温使用性能优异、抗热震性能好、强度高，同时其生产成本相对较低。应用于磷酸铁锂生产时，其抗侵蚀性弱于石墨匣钵，且其表面被侵蚀后的脱落物会对正极材料形成污染。
3、非氧化物类匣钵主要是石墨类匣钵。石墨匣钵耐侵蚀性好，但受制于材料特性，其强度不如氧化物类匣钵，耐磨性相对较差，在自动化生产过程中伴随阵列、夹紧以及振动等机械动作，磨损较为严重。此外，石墨匣钵制备工艺复杂、成本较高。
4、行业内有研究将氧化物类匣钵和石墨类匣钵结合以便发挥各自的优势并规避劣势，但由于二者材料成型工艺差别较大，行业内已有方案主要是通过物理锁紧或扣合的方式将之结合。由于石墨匣钵的完整结构被打破，物理结合处脆性较高，耐磨性亦较差，在实际生产中并不理想。
5、另外有些技术将氧化物类匣钵和石墨类匣钵直接通过高温胶粘结组合，然而氧化物类匣钵和石墨类匣钵热膨胀系数差异较大，使用过程中，普通高温胶的胶结面在热冲击作用下很快就失效，
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种组合式正极材料匣钵，通过耐高温粘结剂将氧化物匣钵和石墨匣钵组合在一起，使得本专利技术同时具备两种材料匣钵的优点，用于磷酸铁锂电池正极料生产，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种组合式正极材料匣钵，包括
4、基底层，采用氧化物匣钵材料制成，用于在转移或者振动过程中提供保护；以及
5、内面层，采用石墨材料制成，采用耐高温粘结剂通过点胶固定的方式安装于基底层内，用于盛装正极材料。
6、本专利技术通过耐高温粘结剂点胶固定的方式将氧化物匣钵和石墨匣钵组合在一起，石墨匣钵作为内面层，用于盛装正极材料，具有较好的抗侵蚀性，能有效提高正极材料烧制质量，特别是能大幅度提高磷酸铁锂电池正极料的烧制质量。采用氧化物匣钵作为基底层，氧化物匣钵具有较高的机械强度和抗热震性能，能起到非常好的保护作用，减少了自动化生产过程中伴随阵列、夹紧以及振动等机械动作带来的磨损；本专利技术通过耐高温粘结剂点胶固定方式解决了氧化物匣钵、石墨匣钵之间材料差异大导致连接固定困难，抗热冲击性差的问题。因此，使得本专利技术组合式正极材料匣钵兼具氧化物匣钵、石墨匣钵各自优点，具有非常好的使用前景。
7、作为一种优选技术方案，所述耐高温粘结剂为酚醛树脂增韧改性磷酸盐胶黏剂，由改性酚醛树脂与磷酸盐胶黏剂共混，并加入固化剂、酸性抑制剂制成。
8、本专利技术通过这种特殊的高温粘结剂，使得在正极材料生产过程中，基底层与内面层均有较好的粘结强度；磷酸铁锂电池正极材料正常生产温度为750-850℃。本发耐高温粘结剂使用的初期，粘结成份以六边形磷酸铝(石英型磷酸铝b-alpo4)和酚醛树脂为主。在使用过程中，尤其是经历数次高温后，酚醛树脂会逐步分解，与此同时在接近800℃时，六边形磷酸铝开始逐渐转变为正交型磷酸铝(磷石英型磷酸铝t-alpo4)。本专利技术通过合理的级配，使酚醛树脂分解与磷酸铝晶型转换同步缓慢进行，通过磷酸铝晶型转换，致密化程度提高抵消酚醛树脂分解所导致的强度下降。保证了在生产磷酸铁锂产品时，本专利技术的制品具备较长的使用寿命。
9、同时酚醛树脂分解后会碳化，碳化后，使得耐高温胶黏剂与采用石墨制成的内面层的粘接性能提升，从而使得基底层与内面层的粘结强度并不因酚醛树脂分解而大幅隆低，从而保证了匣钵较长的使用寿命。
10、另外本专利技术通过酚醛树脂与磷酸盐胶黏剂进行共混，形成了双网格支撑结构(即同时存在酚醛树脂交联网络和磷酸盐交联网络)，使耐高温粘结剂具有较高的强度，即使粘结层厚度为3mm时仍有较高的强度，保证了有装配误差时，粘结剂仍能稳定粘结。
11、作为一种优选技术方案，所述改性酚醛树脂为酚醛树脂与碳纤维、硅粉的混合物。
12、本专利技术通过碳纤维来增强酚醛树脂，具备以下优势：
13、1、改善耐高温粘结剂的抗剪切性，(常规耐高温粘结剂垂直于粘接面方向强度足够，但是在平行于粘接面方向施加剪切力时，强度略有不足，因此需要添加碳纤维)。碳纤维使酚醛树脂与磷酸盐共混所形成的双网格支撑结构更为稳定，拉伸和抗剪切能力得到较大程度的增强。
14、2、碳纤维通过环氧上浆改善了与酚醛树脂的结合性，改善了耐高温粘结剂与石墨层的结合效果。
15、3、依托碳纤维较好的导热性能，大大增强了耐高温粘结剂的导热能力，使基底层和内面层的温度传导更为顺畅，在提升热效率的同时，避免了基底面和内面层因不同温度梯度膨胀系数差异而导致剥离失效。
16、本专利技术通过硅粉改性酚醛树脂，具有以下优势：
17、1、硅粉作为填料，降低固化物的线膨胀系数和收缩率，从而消除固化物的内应力，防止开裂。
18、2、硅粉能调和各组分的级配，减少和消除分布不均和团聚。
19、3、硅粉增大固化物的导热系数，与碳纤维一起提高导热性，使得基底层和内面层之间温度几乎保持同步，避免出现明显温度梯度，从而在生产过程中因为热冲击而分离。
20、作为一种优选技术方案，所述酚醛树脂、碳纤维及硅粉三者质量百分比为100：10：4；通过选择该配比能够提高整个耐高温粘结剂的粘结强度和导热性。
21、所述碳纤维为环氧上浆短切碳纤维，长度1-2mm；所述硅粉粒径d50为0.3μm，通过选择碳纤维类型和硅粉粒径，能获得合适的结合强度和导热性。
22、作为一种优选技术方案，所述改性磷酸盐胶黏剂、改性酚醛树脂、固化剂、酸性抑制剂质量比例为100：(15-25)：(50-60)：(3-5)。
23、作为一种优选技术方案，所述磷酸盐胶黏剂为磷酸、氢氧化铝混合后，持续加热搅拌得到的白色糊状粘稠液体。具体可以是质量浓度为60wt％的磷酸(加热到85-90℃)加入氢氧化铝(摩尔比例1:1)，并持续加热搅拌，得到白色糊状粘稠液体。
24、作为一种优选技术方案，所述固化剂为金属氧化物固化剂，具体为氧化锌、α-al2o3、氧化镁的混合物，所酸性抑制剂为磷酸铁。
25、氧化锌作为固化剂性能较好，还可以缓和耐高温粘结剂基体的酸度。氧化锌与磷酸盐基发生如下的交联固化反应：
26、
27、氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种组合式正极材料匣钵，其特征在于：包括
2.根据权利要求1所述的组合式正极材料匣钵，其特征在于：所述耐高温粘结剂为酚醛树脂增韧改性磷酸盐胶黏剂，由改性酚醛树脂与磷酸盐胶黏剂共混，并加入固化剂、酸性抑制剂制成。
3.根据权利要求2所述的组合式正极材料匣钵，其特征在于：所述基底层和内面层在底部通过阵列式点胶点胶黏相连；所述点胶点由分别对应设置于基底层的底部内表面和内面层外表面底部的点胶凹槽、点胶凸台配合形成。
4.根据权利要求3所述的组合式正极材料匣钵，其特征在于：所述改性酚醛树脂为酚醛树脂与碳纤维、硅粉的混合物。
5.根据权利要求3所述的组合式正极材料匣钵，其特征在于：所述磷酸盐胶黏剂为磷酸、氢氧化铝混合后，持续加热搅拌得到的白色糊状粘稠液体。
6.根据权利要求3所述的组合式正极材料匣钵，其特征在于：所述固化剂为氧化锌、α-Al2O3、氧化镁的混合物，所酸性抑制剂为磷酸铁。
7.根据权利要求3所述的组合式正极材料匣钵，其特征在于：所述点胶凹槽的深度比点胶凸台的高度大0.03-0.5mm。
8.
9.根据权利要求3所述的组合式正极材料匣钵，其特征在于：所述基底层和内面层的厚度均为：4-6mm。
10.一种权利要求3-9任意一项所述组合式正极材料匣钵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种组合式正极材料匣钵，其特征在于：包括
2.根据权利要求1所述的组合式正极材料匣钵，其特征在于：所述耐高温粘结剂为酚醛树脂增韧改性磷酸盐胶黏剂，由改性酚醛树脂与磷酸盐胶黏剂共混，并加入固化剂、酸性抑制剂制成。
3.根据权利要求2所述的组合式正极材料匣钵，其特征在于：所述基底层和内面层在底部通过阵列式点胶点胶黏相连；所述点胶点由分别对应设置于基底层的底部内表面和内面层外表面底部的点胶凹槽、点胶凸台配合形成。
4.根据权利要求3所述的组合式正极材料匣钵，其特征在于：所述改性酚醛树脂为酚醛树脂与碳纤维、硅粉的混合物。
5.根据权利要求3所述的组合式正极材料匣钵，其特征在于：所述磷酸盐胶黏剂为磷酸、氢...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪江福，
申请(专利权)人：湖南荣晟昌新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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