[发明专利]一种再结晶碳化硅匣钵及在承烧锂电池正极材料上的应用

说明书

一种再结晶碳化硅匣钵及在承烧锂电池正极材料上的应用，它由碳化硅粗粉、二氧化硅和碳化硅微粉，干混后再用等静压设备压制成初坯，之后经干燥、煅烧、冷本发明的优点在于：与现用的莫来石、堇青石、尖晶石和氧化镁制成的匣钵相比，其寿命增加10倍以上，可反复使用200余次，比现有材料节能降耗30%以上；可减少匣钵掉边对锂电池正极材料承载烧结的污染，质量轻，承载力大，抗热震性能好，耐腐蚀性强，升降温程序快，加工简单，可广泛应用于锂电池正极材料承载烧结之用。

技术领域

本发明涉及一种匣钵及在承载烧结锂电池正极材料上的应用，具体是指一种再结晶碳化硅匣钵及在承载烧结锂电池正极材料上的应用。

背景技术

本发明之前，烧烧锂电池材料的匣钵都是由莫来石，堇青石，刚玉及尖晶石材料加工煅烧而成，为提高抗锂侵蚀，在制作过程中还添加氧化镁等碱性材料。但添加氧化镁等碱性材料会使匣钵加热膨胀，导致抗热震能力低，快速降温慢。

众所周知，目前正极材料是决定锂电池性能的关键因素之一，其中镍、钴、锰酸锂等三元材料因具有高比容量、长循环等优势成为应用前景最好的正极材料。现在正极材料在工业生产技术中，通常采用前驱体在800-1100℃的温度下烧制而成，在煅烧制备正极材料过程中，匣钵不仅受急冷急热的热应力冲击，还要承受着镍、钴、锰酸锂三元正极材料的侵蚀。由此，目前采用由莫来石，堇青石及尖晶石，氧化镁材料制作的匣钵已不能用作承载烧结锂电池正极材料的匣钵了。因为三元正极材料在烧结过程中对匣钵的侵蚀为多元侵蚀，其中碱性锂离子在煅烧温度下异常活跃，渗透性强，并且在多元体系中存在低共熔点，形成液相与匣钵相互侵蚀渗透，从而直接影响正极材的质量，另一方面，三元正极材料与匣钵材料在高温下发生化学反应生成复合锂，造成匣钵材料的热膨胀系数发生改变，局部体积发生变化，最终导致被侵蚀面发生龟裂，剥落，此外还有匣钵在堆积承载烧结使用过程容易产生变形和前后左右间距发生变化，导致温度和气氛不均等问题，最后，随着正极材料的单台窑炉方能越来越大，窑炉的长度和宽度也不断增加。

鉴于上述目前这种匣钵存在的不足，为解决承载烧结锂电池正极材料的匣钵问题，我们已研制出了一种新型的专供承载烧结锂电池正极材料的匣钵。

发明内容

为解决上述目前锂电池正极材料烧结使用匣钵存在的不足，本发明的目的旨在提供一种再结晶碳化硅匣钵及专供承载烧结锂电池正极材料之用。

本发明目的的创新点在于：

它由碳化硅粗粉、二氧化硅和碳化硅微粉，干混后再用等静压设备压制成初坯，之后经干燥、煅烧、冷却出窑工序制成成品。其特征在于第一步，按质量组份选取碳化硅粗粉30-45，活性碳化硅细粉40-60，二氧化硅1-5；

第二步，将SiC粗粉，活性SiC细粉和SiO₂，放入搅拌机中搅拌，均匀后放入等静压设备的匣钵模具中用150Mpa压力进行压制成初坯，然后干燥；

第三步，煅烧，将干燥后的匣钵初坯放在窑炉中，在氩气保护下进行煅烧，每分钟升温控制在30℃的升温速率。升到2050℃、2200℃、2400℃的这几个温度节点时，分别要保温1小时温度，在2500℃保温1小时后，则可随窑炉冷却到常温。

本发明所称为SiC粗粉是指Ф0.5-3mm粉径，纯度98.5%。

本发明所称的碳化硅细粉是指Ф0.1-0.5mm的粉径，其纯度为99.8%。

本发明所述的锂电池正极材料是指磷酸铁锂和镍、钴和锰酸锂三元正极材料，本发明为SiO₂为结合剂。