【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及匣钵，尤其涉及一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵及其制备方法。
技术介绍
1、licoo2是锂电正极材料中重要的一类，除循环性能和高比容量以外，其亮点在于高工作电压(程梅笑，万广聪，申海鹏，等。高电压钴酸锂电池的研究进展[j].电源技术，2022，46(3)：226-229)，因此也称之为高电压钴酸锂电池。
2、钴酸锂在高温固相法制备过程中主要采用碳酸锂和四氧化三钴(或碳酸钴)为原料，经高能行星球磨后置于匣钵中煅烧(谢简珺。论高电压钴酸锂正极材料的发展[j].科技资讯，2023，21(14)：44-47)。不同于其它正极(磷酸铁锂、锰酸锂、lncm三元)材料，钴酸锂正极由于自身的组成特点，对匣钵的蚀损最为严重，主要在于以下几个方面的原因：
3、(1)钴酸锂正极材料的烧结温度最高。钴酸锂属于典型的二元化合(张丽芬，万洪强，王奉刚，等。licoo2烧结用匣钵侵蚀机制研究[j].矿冶工程，2023，43(4)：144-146+153)，煅烧过程中既难以通过大量液相组分促进烧结，也不能通过完全固溶反应形成大量晶格缺陷。因此相较其它正极材料煅烧而言，其烧结温度最高(约1100℃)。故钴酸锂正极材料烧结用匣钵遭受的侵蚀最为严重，服役寿命也明显较短。
4、(2)锂钴组分同步侵蚀。在固相法制备钴酸锂过程中，锂源和钴源的分散为机械式均匀混合，从动力学的角度而言，高温下锂钴组分均会同时与匣钵发生侵蚀反应，匣钵遭受双重蚀损，这也进一步降低了匣钵的服役性能和寿命。
5、(3)锂流失严重，导致正极
6、(4)含钴组分的毒害性明显。钴源对匣钵的侵蚀也较为明显，同时对生态环境和人体健康均有毒害，且高温下也易于挥发，这导致钴酸锂正极烧结用匣钵的循环使用也面临更高的毒害风险。
7、“一种钴酸锂正极材料的制备方法及匣钵，cn201810376463.6”专利技术报道了在匣钵的底部平铺至少一层滤纸，以此来阻隔正极材料对匣钵的侵蚀。同时报道表明，滤纸对匣钵增强腐蚀的作用机理未知，推测是由于滤纸的阻隔作用。但高温下滤纸的燃烬面临阻隔失效，匣钵的服役寿命取决于滤纸的功能，这显然不符合匣钵服役的功能化与长寿化。
8、“正极材料钴酸锂烧结过程中防止匣钵腐蚀的方法，cn201410631438.x”专利技术报道了在钴酸锂烧结装料前，现在匣钵中均匀铺装一层5～15mm厚的细微颗粒(主要为钴酸锂生产过程中第一次烧结与第二次烧结在除尘器中收到的细微颗粒料)，由于铺装的细微颗粒中不含游离碳酸锂，降低了细微颗粒与匣钵的侵蚀反应速率。但所铺装的细微颗粒随着匣钵的循环使用不断更替填装，一方面对正极材料的纯度和品质产生影响，另一方面匣钵的抗侵蚀性能始终未能有效改善。
9、此外，还有报道表明镁铝尖晶石材质的陶瓷材料对钴酸锂正极烧结可形成良好的侵蚀抵抗(黄宏，黄朝晖，房明浩，等。licoo2合成过程对镁铝尖晶石陶瓷侵蚀的研究[j].硅酸盐通报，2011，30(3)：515-518)，其主要原因在于匣钵原料组分中不引入游离的氧化铝或酸性氧化硅组分，避免锂源与匣钵本体反应生成lialo2、锂霞石(li2o-al2o3-sio2系)和硅酸锂等物相而引发锂流失，这对于新型匣钵的开发具有良好的指导，但仍有以下三个方面存在不足：一是未能涉及匣钵的抗热震性能，匣钵是循环往复使用的载体容器，镁铝尖晶石在抵抗化学侵蚀方面具有一定的优势，但其热膨胀系数较大，匣钵的抗热震性能也将严重制约其服役寿命；二是镁铝尖晶石比重大(密度3.58g/cm3)，以镁铝尖晶石为主材质势必增大匣钵的重量，这对正极材料烧结窑炉的辊道/辊棒等配套材料极易造成损坏，也增大了正极材料的开发成本；三是半干法机压成型的陶瓷或匣钵制品的孔隙率仍较高，一般约24％～28％左右，这也导致了陶瓷/匣钵制品不可避免的遭受正极材料的侵蚀渗透损毁。
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，提出一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵及其制备方法，该方法工艺简单，所制备的钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵烧结性能好，强度大，抵抗锂钴组分的侵蚀渗透性强，热震稳定性高，比重小。
2、本专利技术的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，具体步骤如下：
3、s1.将氟锆酸钾溶液和无定形氧化铝混合得预混合料；
4、s2.将所述预混合料进行热处理，随炉冷却后研磨得预烧料；
5、s3.将六铝酸钙颗粒、预烧料、电熔镁砂细粉、稀土复合钇锆陶瓷粉和二铝酸钙细粉混合得混合料；
6、s4.向所述混合料中加入木质素磺酸钙溶液搅拌得到坯体料；
7、s5.将坯体料浇注振动成型、养护、脱模、养护得匣钵生坯；
8、s6.将匣钵生坯热处理后，随炉冷却至室温，即得钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵。
9、进一步的，所述氟锆酸钾溶液的浓度为2～4mol/l；氟锆酸钾溶液︰无定形氧化铝的质量比为(12～15)︰100。
10、进一步的，步骤s2中，热处理为在700～800℃条件保温2～3小时。
11、进一步的，所述预烧料的粒度≤80μm。
12、进一步的，所述六铝酸钙颗粒︰预烧料︰电熔镁砂细粉︰稀土复合钇锆陶瓷粉︰二铝酸钙细粉的质量比为100︰(80～85)︰(10～12)︰(6～9)︰(20～28)。
13、进一步的，所述木质素磺酸钙溶液由质量比为(1～5)︰100的木质素磺酸钙和水在85～90℃条件下搅拌混合而成；和\或，所述木质素磺酸钙溶液占所述混合料5.8～6.6wt％。
14、进一步的，步骤s5中，将所述坯体料加入模具中，浇注振动成型，于25～30℃条件下养护4～6小时后脱模，在100～120℃条件下干燥3～5小时，得到匣钵生坯。
15、进一步的，步骤s6中，热处理为将所述匣钵生坯置于1380～1410℃条件下保温4～6小时。
16、进一步的，所述无定形氧化铝为非晶态，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，所述氟锆酸钾溶液的浓度为2～4mol/L；氟锆酸钾溶液︰无定形氧化铝的质量比为(12～15)︰100。
3.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，步骤S2中，热处理为在700～800℃条件保温2～3小时。
4.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，所述预烧料的粒度≤80μm。
5.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，所述六铝酸钙颗粒︰预烧料︰电熔镁砂细粉︰稀土复合钇锆陶瓷粉︰二铝酸钙细粉的质量比为100︰(80～85)︰(10～12)︰(6～9)︰(20～28)。
6.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，所述木质素磺酸钙溶液由质量比为(1～5)︰100的木质素磺酸钙和水在85～90℃条件下搅拌混合而成；和\或，所述木质素磺酸钙溶液占所述
7.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，步骤S5中，将所述坯体料加入模具中，浇注振动成型，于25～30℃条件下养护4～6小时后脱模，在100～120℃条件下干燥3～5小时，得到匣钵生坯。
8.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，步骤S6中，热处理为将所述匣钵生坯置于1380～1410℃条件下保温4～6小时。
9.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，所述无定形氧化铝为非晶态，无定形氧化铝的粒度为6～8μm，Al2O3含量≥99.5wt％；和\或，
10.一种如权利要求1-9任一下项所述的制备方法制备的钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵。
...【技术特征摘要】
1.一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，所述氟锆酸钾溶液的浓度为2～4mol/l；氟锆酸钾溶液︰无定形氧化铝的质量比为(12～15)︰100。
3.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，步骤s2中，热处理为在700～800℃条件保温2～3小时。
4.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，所述预烧料的粒度≤80μm。
5.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在于，所述六铝酸钙颗粒︰预烧料︰电熔镁砂细粉︰稀土复合钇锆陶瓷粉︰二铝酸钙细粉的质量比为100︰(80～85)︰(10～12)︰(6～9)︰(20～28)。
6.如权利要求1所述的一种钴酸锂正极烧结用防吸锂匣钵的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯波，
申请(专利权)人：贵州鑫铠新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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