[发明专利]一种β〞-氧化铝成型粉料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机材料领域一种β〞-氧化铝成型粉料的制备方法。

背景技术

钠硫电池作为新型化学电源家族中的一个新成员已在世界上许多国 家受到极大的重视和发展。由于钠硫电池具有高能电池的一系列诱人特 点，其在电站储能等应用上，显示出越来越多的优越性。钠硫电池一般采 用一端封闭的薄壁β〞-氧化铝电解质陶瓷管作为固体电解质兼分割正负 两极工作物质的薄膜材料。在应用过程中，要求β〞-氧化铝电解质陶瓷管 具有高的离子电导率，高强度以及均匀致密的显微结构。β〞-氧化铝电解 质陶瓷管品质与性能的优劣，直接关系到钠硫电池的性能和工作寿命。从 各个环节去完善制备工艺，是制备高性能β〞-氧化铝电解质陶瓷管的主要 途径。性能优良的β〞-氧化铝成型粉料是成型β〞-氧化铝电解质陶瓷管 的基础。

在β〞-氧化铝电解质陶瓷管成型方法中，最普遍并可大规模生产的是 等静压成型。等静压成型要求β〞-氧化铝成型粉料具有很好的流动性，能 在极短的时间内，即20-30秒内，均匀地充满模腔，并紧密堆积。在众多 干燥方法中，喷雾干燥具有速度快、效率高，可通过雾滴的大小来控制干 燥后所得粉体的粒径分布等优点。按照喷雾干燥中成型浆料所用介质不 同，可分为水基料浆工艺和非水液体基料浆工艺两类。由于水基浆料对水 的纯度要求十分严格，否则会引起β〞-氧化铝电解质陶瓷管电导率下降， 同时钠前驱粉和锂前驱粉中部分组分可被水不断溶出，并且雾化过程中会 出现物料化学组成的不均匀的问题；并且钠前驱粉和锂前驱粉具有较强的 吸湿性，很难制备固含量高于50wt.％、低粘度的水基成型浆料。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种β〞-氧化铝成 型粉料的制备方法，所得β〞-氧化铝成型粉料的流性好，β〞-氧化铝成 型粉料的颗粒的休止角小于30°，振实密度在为0.7-0.98g/cm³，粒径在 10～100μm范围内呈高斯分布，适用于等静压成型。

实现上述目的的一种技术方案是：一种β〞-氧化铝成型粉料的制备 方法，包括下列步骤：

成型浆料配制步骤：将钠前驱粉和锂前驱粉混合后，以酒精作为球磨 介质进行机械球磨，并混合均匀得到成型浆料，其中钠前驱粉和锂前驱粉 的质量比为(5-10)：1，钠前驱粉和锂前驱粉的总质量与酒精的质量比为1： (0.5-1.5)；

喷雾干燥步骤：即通过喷雾干燥使成型浆料中的酒精挥发并得到均匀 混合的β〞-氧化铝成型粉料的颗粒；喷雾干燥中热空气进口温度为 100-250℃，热空气出口温度为80-150℃，雾化盘转速为8000-12500r/min。

进一步的，所述成型浆料配制步骤和所述喷雾干燥步骤之间，还有添 加粘结剂步骤，即在所述成型浆料中加入有机粘结剂，并继续搅拌所述成 型浆料1～4h，直至得到混合均匀的成型浆料，所述有机粘结剂的质量小 于等所述有机粘结剂加入前成型浆料总质量2.5％。

再进一步的，：所述有机粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙 烯酰胺、阿拉伯胶中的一种。

进一步的，所述钠前驱粉是以α-Al₂O₃或者Al(OH)₃为铝源，以NaOH、 Na₂CO₃、Na₂C₂O₄中的一种或组合为钠源，经以去离子水为球磨介质的湿法球 磨、喷雾干燥和煅烧后得到的。

再进一步的，在所述铝源和所述钠源湿法球磨的过程中，在去离子水 中加入了聚丙烯酰胺。

进一步的，所述锂前驱粉是以α-Al₂O₃或者Al(OH)₃为铝源，以LiOH、 Li₂CO₃、Li₂C₂O₄中的一种或组合为锂源，经以去离子水为球磨介质的湿法球 磨、喷雾干燥和煅烧后得到的。

再进一步的，在所述铝源和所述锂源湿法球磨的过程中，在去离子水 中加入了聚丙烯酰胺。

进一步的，β〞-氧化铝成型粉料的收料量为10～30kg/h。