本發(fā)明涉及匣缽窯具制備，具體為一種鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著新能源汽車、儲(chǔ)能等行業(yè)的快速發(fā)展，具有綠色高能、循環(huán)壽命長(zhǎng)和安全性高等優(yōu)點(diǎn)的鋰離子電池被廣泛研究。其主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜組成，其中正極材料是鋰離子電池的關(guān)鍵核心材料且成本占比最大，因此正極材料對(duì)鋰離子電池的性能至關(guān)重要。
2、根據(jù)鋰電正極材料的不同，其制備方法也各異，由于工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)工藝設(shè)備和經(jīng)濟(jì)性的要求，在眾多合成方法中仍廣泛采用高溫固相合成法，因?yàn)槠渲苽涔に嚭?jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)量高以及生產(chǎn)周期較短。高溫固相法制備過程中，首先將堿性鋰源與前驅(qū)體進(jìn)行配混，然后置于匣缽中入窯煅燒。匣缽是鋰離子電池正極材料燒結(jié)過程中重要的載體，目前主要采用堇青石-莫來石/尖晶石系材料，但其組分中的酸性氧化物如二氧化硅易與正極材料中的堿性組分反應(yīng)生成硅酸鋰、β-鋰霞石等，并引發(fā)體積膨脹導(dǎo)致匣缽的剝落損毀，同時(shí)造成正極材料的“鋰流失”。由此可見，匣缽在循環(huán)往復(fù)的使役過程既遭受熱應(yīng)力的損毀，還面臨鋰離子電池正極材料的強(qiáng)堿性侵蝕。因此，進(jìn)一步提高匣缽的服役壽命實(shí)現(xiàn)其抗侵蝕與長(zhǎng)壽化對(duì)鋰離子電池的開發(fā)具有積極意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
3、一種鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽，所述鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽是先將莫來石、堇青石、剛玉分別在糠醇水溶液中浸漬，加入草酸聚合后高溫煅燒制得碳包覆莫來石、碳包覆堇青石、碳包覆剛玉；將莫來石、堇青石、剛玉、白榴石、黃糊精、水混合作為匣缽?fù)鈱?，將碳包覆莫來石、碳包覆堇青石、碳包覆剛玉、白榴石、黃糊精、水混合作為匣缽內(nèi)層，內(nèi)外層結(jié)構(gòu)復(fù)合壓制成型后煅燒制得鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽。
4、優(yōu)選地，所述匣缽?fù)鈱拥陌ㄒ韵沦|(zhì)量組分：莫來石25～30份，堇青石35～45份，剛玉10～15份，白榴石8～10份。
5、優(yōu)選地，所述匣缽內(nèi)層包括以下質(zhì)量組分：碳包覆莫來石25～30份，碳包覆堇青石35～45份，碳包覆剛玉10～15份，白榴石8～10份。
6、優(yōu)選地，所述莫來石、堇青石、剛玉、白榴石、碳包覆莫來石、碳包覆堇青石、碳包覆剛玉的各級(jí)粒徑組分含量如下：10目以上3～5％；10～18目20～25％；18～50目15～20％；50～200目20～25％；200～325目20～25％；325目以下10～15％。
7、一種鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽的制備方法，包括以下制備步驟：
8、(1)碳包覆：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將莫來石、堇青石、剛玉分別浸泡在糠醇水溶液中，按料液比1g/10ml，在80～90℃下，200～300r/min攪拌30～40min，以3～4滴每秒滴加糠醇水溶液等體積的0.3mol/l草酸水溶液，滴加完成后在80～90℃下，200～300r/min攪拌反應(yīng)6～8h，抽濾，用純水洗滌3～4次，在50～60℃真空干燥8～10h，在氬氣氛圍下，800～900℃煅燒2～3h，升溫速率為5℃/min，自然冷卻至室溫，制得碳包覆莫來石、碳包覆堇青石、碳包覆剛玉；
9、(2)壓制成型：稱取25～30份莫來石、35～45份堇青石、10～15份剛玉、8～10份白榴石，再加入5～7份黃糊精和3～5份水混合均勻，陳腐24h，按厚度12～15mm先放入模具中，再稱取6～7份碳包覆莫來石、9～11份碳包覆堇青石、2.5～4份碳包覆剛玉、2～2.5份白榴石、1～2份黃糊精、0.75～1.25份水混合均勻，陳腐24h，按厚度3～4mm也放入模具中，在室溫下密封固化24h，在150mpa壓力下壓制成型，保壓10～14h，在室溫下、110℃分別干燥24h，制得匣缽生坯；
10、(3)煅燒：將匣缽生坯按燒結(jié)溫度進(jìn)行煅燒，自然冷卻至室溫，制得鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽。
11、優(yōu)選地，步驟(1)所述糠醇水溶液是糠醇、純水按體積比1:40混合均勻制得。
12、優(yōu)選地，步驟(3)所述燒結(jié)溫度為：0～100℃，升溫速率1.25℃/min；100～900℃，升溫速率5℃/min，900℃保溫30min；900～1200℃，升溫速率4℃/min；1200～1400℃，升溫速率2.5℃/min，1400℃保溫3h。
13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：
14、本發(fā)明在制備鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽時(shí)，先將莫來石、堇青石、剛玉分別在糠醇水溶液中浸漬，加入草酸聚合后高溫煅燒制得碳包覆莫來石、碳包覆堇青石、碳包覆剛玉；將莫來石、堇青石、剛玉、白榴石、黃糊精、水混合作為匣缽?fù)鈱?，將碳包覆莫來石、碳包覆堇青石、碳包覆剛玉、白榴石、黃糊精、水混合作為匣缽內(nèi)層，內(nèi)外層結(jié)構(gòu)復(fù)合壓制成型后煅燒制得鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽。
15、首先，利用糠醇在草酸催化下在莫來石、堇青石、剛玉表面原位聚合一層聚糠醇，后在高溫下煅燒形成碳層，得到碳包覆莫來石、碳包覆堇青石、碳包覆剛玉，被碳層包覆的原料具有有效的抗侵蝕性能，碳層具有良好的抗堿金屬侵蝕的性能，同時(shí)白榴石也具有良好的抗侵蝕性能，加入的一部分白榴石可以分散在碳包覆原料附近，保護(hù)碳層不被氧化，有效的提升了抗侵蝕性能。
16、其次，碳層具有較低的熱膨脹系數(shù)，包覆在莫來石、堇青石、剛玉表面可以有效的提升抗熱震性能。
17、最后，內(nèi)層與外層組分除碳包覆改性外基本一致，兩層具有相似的性質(zhì)，使其具有良好的結(jié)合性，避免在使用一段時(shí)間后導(dǎo)致內(nèi)層脫落。
1.一種鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽，其特征在于，所述鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽是先將莫來石、堇青石、剛玉分別在糠醇水溶液中浸漬，加入草酸聚合后高溫煅燒制得碳包覆莫來石、碳包覆堇青石、碳包覆剛玉；將莫來石、堇青石、剛玉、白榴石、黃糊精、水混合作為匣缽?fù)鈱?，將碳包覆莫來石、碳包覆堇青石、碳包覆剛玉、白榴石、黃糊精、水混合作為匣缽內(nèi)層，內(nèi)外層結(jié)構(gòu)復(fù)合壓制成型后煅燒制得鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽，其特征在于，所述匣缽?fù)鈱拥陌ㄒ韵沦|(zhì)量組分：莫來石25～30份，堇青石35～45份，剛玉10～15份，白榴石8～10份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽，其特征在于，所述匣缽內(nèi)層包括以下質(zhì)量組分：碳包覆莫來石25～30份，碳包覆堇青石35～45份，碳包覆剛玉10～15份，白榴石8～10份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽，其特征在于，所述莫來石、堇青石、剛玉、白榴石、碳包覆莫來石、碳包覆堇青石、碳包覆剛玉的各級(jí)粒徑組分含量如下：10目以上3～5％；10～18目20～25％；18～50目15～20％；50～200目20～25％；200～325目20～25％；325目以下10～15％。
5.一種鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述糠醇水溶液是糠醇、純水按體積比1:40混合均勻制得。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰電池正極材料用復(fù)合結(jié)構(gòu)匣缽的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述燒結(jié)溫度為：0～100℃，升溫速率1.25℃/min；100～900℃，升溫速率5℃/min，900℃保溫30min；900～1200℃，升溫速率4℃/min；1200～1400℃，升溫速率2.5℃/min，1400℃保溫3h。