【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及匣钵，尤其涉及一种磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵及其制备方法。
技术介绍
1、磷酸锰铁锂是在磷酸铁锂的基础上，发展起来的重要的锂离子电池正极材料的之一，具有成本低和比容量高等优点，且工作电压高于磷酸铁锂，但是循环稳定性不足(饶媛媛,王康平,曾晖.磷酸锰铁锂材料在锂电池中的研究进展[j].电源技术,2016,40(2):455-457)。目前，磷酸锰铁锂正极材料仍然参照磷酸铁锂的制备工艺，亦同样采用高温固相法进行合成，即将原料组分经研磨混合、喷雾造粒等工序后，加入匣钵中在保护性气氛或还原性气氛下(保护fe2+不氧化)高温烧成。因此，总体而言由于正极材料组分的碱度偏低，且相对于钴酸锂和lncm三元正极的氧化性气氛(空气气氛)煅烧而言，磷酸锰铁锂正极材料对匣钵的侵蚀损毁程度也要更低，匣钵的服役寿命也更长。
2、磷酸锰铁锂正极材料烧结用匣钵，主要参照磷酸铁锂的工艺情况，二者所用匣钵几乎相同，主要包括两类：
3、(1)以石墨为主成分的非氧化物匣钵。如专利技术“一种磷酸铁锂电池正极用石墨匣钵，cn202320382050.5”；“一种磷酸铁锂烧结用新型石墨匣钵，cn202220588998.1”。该类匣钵抗侵蚀性良好，且由于石墨组分自身的高导热系数，保障了匣钵的热震稳定性。此外，还原性或者保护性气氛下的服役也不会引发石墨匣钵的氧化。其主要缺点在于一是石墨的原料成本较高，匣钵的制备工艺相对复杂导致匣钵的开发成本高、价格贵，单次服役成本的优势不明显；二是石墨匣钵的强度较低，在服役过程中(翻钵或辊道输送碰撞等)易于
4、(2)氧化物匣钵。以氧化物组分如氧化铝、莫来石和堇青石等为原料，并引入稀土氧化物为添加剂，经混合、成型后烧成。如“一种生产锂离子电池正极材料用耐高温匣钵的制备方法，cn201010269844.8”等，氧化物匣钵的开发成本明显较低，且大多采用机压成型，产品质量稳定性好，且易于规模化连续工业生产。该类匣钵的主要问题在于，机压成型匣钵制品的气孔率较高，且氧化物组分的抗侵蚀性能较弱，降低了匣钵的抗侵蚀和抗渗透能力。
5、为了克服相关技术弊端，有报道采用浇注成型工艺制备匣钵，如“轻质莫来石-氧化铝空心球-钛酸铝匣钵浇注成型工艺，cn202110314143.x”、“轻质莫来石-尖晶石空心球匣钵浇注成型工艺，cn202110311784.x”，该类技术主要选用球形料来提高浇注料的流动性和分散性，获得致密度较高的匣钵，但一方面球形料的价格过高，显著增大了匣钵的开发成本，另一方面球形料的堆积孔隙较大，虽然可以与其它氧化物组分填充互补，但球形料的烧结仍难以致密，导致匣钵的强度较低；此外，氧化物组分的抗侵蚀性较弱，或采用复合层形成多重结构等技术手段，也难以显著改善匣钵的服役寿命。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵及其制备方法。该方法的工艺简单，所制备的匣钵致密度高、强度大，抗侵蚀和抗渗透性强，热震稳定性高。
2、本专利技术的一种磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵的制备方法，具体步骤如下：
3、s1.配制混合料；所述混合料由六铝酸钙颗粒、碳化硅颗粒、六铝酸钙细粉、氧氮化硅细粉、碳化硅细粉和纯铝酸钙水泥细粉混合而成；
4、s2.向所述混合料中依次加入三聚磷酸钾和氟锆酸钾溶液搅拌得浇注料；
5、s3.将浇注料置于模具中浇注振动成型，养护，脱模，得到匣钵生坯；
6、s4.将所述匣钵生坯干燥后热处理，冷却至室温，即得磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵。
7、进一步的，步骤s1中，
8、所述六铝酸钙颗粒和碳化硅颗粒混合得预混颗粒料；
9、所述六铝酸钙细粉、氧氮化硅细粉、碳化硅细粉和纯铝酸钙水泥细粉混合得预混细粉料；
10、所述预混颗粒料和预混细粉料混合得到混合料。
11、进一步的，六铝酸钙颗粒︰碳化硅颗粒的质量比为100︰(13～26)；和\或，
12、六铝酸钙细粉︰氧氮化硅细粉︰碳化硅细粉︰纯铝酸钙水泥细粉的质量比为100︰(18～24)︰(12～18)︰(4.8～5.6)；和\或，
13、预混颗粒料︰预混细粉料的质量比为100︰(62～70)。
14、进一步的，所述三聚磷酸钾占所述混合料0.08～0.16wt％。
15、进一步的，所述氟锆酸钾溶液占所述混合料5～9wt％；氟锆酸钾溶液的浓度为6～7wt％。
16、进一步的，步骤s3中，所述浇注料置于模具中浇注振动成型，25～30℃条件下养护2～3小时，脱模，得到匣钵生坯。
17、进一步的，步骤s4中，将所述匣钵生坯置于100～110℃条件下干燥4～6小时。
18、进一步的，步骤s4中，所述热处理为于1260～1380℃条件和氮气气氛下保温3～6小时。
19、进一步的，所述六铝酸钙颗粒粒度为0.5～3mm，颗粒粒度呈连续分布，其中[0.5mm～1mm]颗粒︰(1mm～2mm]颗粒︰(2mm～3mm]颗粒的质量比为(25～35)︰(30～35)︰(25～30)；和\或，
20、所述碳化硅颗粒粒度为1～2mm；和\或，
21、所述六铝酸钙细粉的粒度为65～85μm；和\或，
22、所述氧氮化硅细粉的粒度为44～60μm；和\或，
23、所述碳化硅细粉的粒度为60～70μm；和\或，
24、所述纯铝酸钙水泥细粉的粒度为20～30μm；和\或，
25、所述氟锆酸钾溶液的浓度为6～7wt％。
26、一种如上述的制备方法制备的磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵。
27、本专利技术有益效果为：
28、(1)本专利技术仅需将颗粒料与细粉料分别预混后进行混合，利用纯铝酸钙水泥的化学结合和钾盐的电离结合，有效提高匣钵的生坯强度，降低匣钵的废品率。
29、(2)本专利技术利用氧化物-非氧化物复合的手段，利用非氧化物自身的导热及高抗侵蚀性和六铝酸钙的片层结构抵抗正极材料的渗透和锂-锰的同步侵蚀，提高匣钵的服役性能。
30、(3)本专利技术利用纯铝酸钙水泥和钾盐在高温烧成过程中液相介质环境，促进材料的烧结，同时结合氟锆酸钾的分解催化，调控碳化硅晶体的生长，在六铝酸钙片层结构中形成碳化硅晶须，提高匣钵的力学强度和抗热震性能。
31、(4)本专利技术利用浇注成型工艺，利用三聚磷酸钾的电离与包覆作用达到减水和促进原料组分分散的目的，进而加强原料组分混合的均匀性，有利于改善匣钵组分的结构；同时浇注工艺无需大型机压设备，工艺过程简单，设备要求更低，成型过程中无分体式或多层复合结构设计，避免复合层结构的开裂或剥落，保障了匣钵的整体性；此外，浇注成型降低了原料组分瘠性料对外界应力的抵抗，结合六铝酸钙的颗粒级配调控，避免机压成型等工艺中匣钵组分塑性结合所产生的弹性后效，显著提高匣钵的致密度。
32、(5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵的制备方法，其特征在于，步骤S1中，
3.如权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵的制备方法，其特征在于，六铝酸钙颗粒︰碳化硅颗粒的质量比为100︰(13～26)；和\或，
4.如权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵的制备方法，其特征在于，所述三聚磷酸钾占所述混合料0.08～0.16wt％。
5.如权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵的制备方法，其特征在于，所述氟锆酸钾溶液占所述混合料5～9wt％；氟锆酸钾溶液的浓度为6～7wt％。
6.如权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述浇注料置于模具中浇注振动成型，25～30℃条件下养护2～3小时，脱模，得到匣钵生坯。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种磷酸锰铁锂烧结用整体匣钵的制备方法，其特征在于，步骤S4中，将所述匣钵生坯置于100～110℃条件下干燥4～6小时。
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