锂电池正极材料用抗强碱腐蚀耐高温容器、其界面层及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂电池正极材料烧制技术领域，具体涉及一种锂电池正极材料用抗强 碱腐蚀耐高温容器、其界面层及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着锂电池向高性能动力电池方向的发展，对锂电池正极材料的种类（如高密度 钴酸锂体系、高镍三元体系）和制作条件（如烧成温度提高）要求越来越高，相应的对烧成 锂电池正极材料容器的性能也提出了更高的要求。容器材料不仅不能污染正极材料，还应 该具有良好的抗侵蚀性能、热稳定性及气氛适应性等性能。现在广泛使用的粘土质和高铝 质容器由于在使用过程中出现的起皮、掉渣、污染烧成材料等问题已严重制约锂电池正极 材料的发展。因此，研制一种新型锂电池正极材料用高性能容器材料具有重要意义
[0003] 锂电池正极材料合成过程中所用的容器一般为刚玉质、莫来石质、石英质和堇青 石质耐高温容器。其中堇青石质和刚玉质容器用的最多。但是由于合成锂电池正极材料所 用原料在合成过程中会分解产生渗透力和反应活性强的氧化锂对耐高温容器进行侵蚀，同 时腐蚀反应产物会污染正极材料，造成正极材料中杂质、磁性物含量超标，降低正极材料的 比容量和能量密度，最终导致锂电池的使用寿命、一致性及安全性降低；另一方面，容器材 料在高温后快速冷却时，随着使用次数的增加，容器容易产生裂纹，容器的热震稳定性受到 破坏，耐高温容器的使用寿命会大大降低。
[0004] 据统计，目前用于钴酸锂高温合成时，即使温度在1000°C下，国产高温容器平均使 用寿命只有5~6次左右，国外进口产品基本可保持在15~20次之间，但进口产品的价位 是国产数倍之多，难以满足国内锂电池正极材料厂家对高温容器技术经济指标的要求。
[0005] 综上所述，目前国内锂电池正极材料烧成用高温容器使用过程中普遍存在高温不 耐强碱腐蚀、容易开裂、使用寿命短、磁性物含量超标、易污染正极材料等问题，难以满足新 型锂电池正极材料的制作要求，严重制约锂电池正极材料的发展，因此，本发明针从这些问 题从耐高温容器材料体系、结构设计及制作工艺等方面进行创新，研制出具有抗强碱性腐 蚀、高热震稳定性的耐高温容器，满足了新型锂电池正极材料烧成使用要求。
【发明内容】
[0006] 为解决现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池正极材料用高性能耐高温容 器、其界面层及其制备方法。
[0007] -种抗强碱高温侵蚀界面层，包括以下质量百分含量的各个成分：氧化铝30~ 55%、氧化娃20~50%、氧化镍0~15%、氧化错0~10%、氧化镁5~25%、氧化锂5~ 18%〇
[0008] 优选的，氧化镍的含量大于零。
[0009] 更优选的，氧化锆的含量大于零。
[0010] 本发明还提供了一种抗强碱高温侵蚀界面层的制备方法，包括以下步骤：
[0011] 1)将三氯化铝、氢氧化锂、硝酸镍、硝酸锆、柠檬酸、去离子水按重量比：5~15 : 2~10 :0~10 :0~10 :1~3 :55~90称量，置于带有搅拌装置的容器中，并加热至45~ 60°C之间，继续搅拌保温反应1~5小时，得到混合溶液体系。
[0012] 2)用氨水（浓度为8~12%wt)将步骤1)得到的混合溶液体系pH调至9~13， 继续搅拌〇. 5~1小时，而后继续升温直至水分完全蒸发，得到凝胶产物。
[0013] 3)将步骤2)得到的凝胶产物置于马弗炉中450~550°C煅烧0.5~1小时后得 到粉末产物。
[0014] 4)将步骤3)得到的粉末产物与锂辉石（粒度为100~200目）按重量比：70~ 95:5~20称量，并置于混料设备中混匀，即可获得抗强碱高温侵蚀界面层混合料。
[0015] 优选的，步骤1)中，硝酸镍的添加量大于零。
[0016] 更优选的，步骤1)中，硝酸锆的添加量大于零。
[0017] 本发明还提供了一种锂电池正极材料用抗强碱性腐蚀耐高温容器，包括容器本体 和设置在所述容器本体工作面上的界面层，所述界面层选自权利要求1至3任一所述的抗 强碱高温侵蚀界面层。
[0018] 优选的，所述容器本体包括以下质量百分含量的各个成分：堇青石5~50%，莫来 石5%~40%，氧化铝2~20%，高岭土 10%~35%，二氧化硅3~15%，硅酸铝纤维5~ 20%
[0019] 本发明所提供的，针对锂电池正极材料用高温容器使用过程中开裂和腐蚀两大问 题，通过材料体系的创新设计和制备工艺的先进性，实现了新型锂电池正极材料高温容器 的高性能和经济性的完美结合，具有以下优点：
[0020] 1、设计出具有抗侵蚀材料体系作为容器与锂电池正极材料的界面层，实现高温抗 锂侵蚀；
[0021] 2、高温容器基体材料中引入表面包覆改性硅酸铝陶瓷纤维，实现容器基体烧成后 具有网络交错化结构，从而提高高温容器抗热震性能，实现使用寿命15~20次不开裂。
[0022] 相对于现有技术，本发明的技术优势体现在：
[0023] 1)锂电池正极材料用抗强碱腐蚀耐高温容器具有更高的工作温度，可满足锂电池 正极材料高达1300°C的烧成需求，在900~1300°C的高温条件下，抗强碱腐蚀高温容器循 环使用寿命可达15~20次。
[0024] 2)锂电池正极材料用抗强碱腐蚀耐高温容器的抗强碱高温侵蚀界面层物理及化 学性质稳定，不会向锂电池正极材料中引入杂质，尤其是杜绝了磁性物杂质的引入，为生产 高品质的锂电池正极材料提供了有力保证。
【附图说明】
[0025]图1是本发明所提供的锂电池正极材料用高性能耐高温容器的制作工艺流程图。
【具体实施方式】
[0026] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明， 并非用于限定本发明的范围。
【具体实施方式】
[0027]
[0028] 1、容器载体配料
[0029] 容器载体配料组成为：堇青石（粒度为16目~100目）、莫来石（粒度为8目~ 40目）、氧化铝粒度为（150~300目）、高岭土（粒度为120目~300目）、二氧化硅（20 目~100目）、硅酸铝纤维（纤维平均长度：1. 0~3. 5mm纤维平均直径：3. 0~8. 0ym)，各 组分重量百分比为：堇青石5~50 %，莫来石5 %~40 %，氧化铝2~20 %，高岭土 10 %~ 35 %，二氧化硅3~15 %，硅酸铝纤维5~20 %。
[0030] 2、硅酸铝纤维表面包覆改性
[0031] 硅酸铝纤维的引入是为了使高温容器载体最终形成微观网络交错化烧结体，但前 提要保证硅酸铝纤维要与其它组分颗粒料形成良好分散，因此需对纤维进行表面包覆改 性。具体包覆改性工艺如下：
[0032] (1)所选包覆改性剂为油酸、亚麻酸、硬脂酸、棕榈酸其中的一种或几种混合；
[0033] (2)硅酸铝纤维与包覆改性剂按重量比：98~99. 5% :0. 5~2%称料，置于卧式 球磨机中进行混磨，转速为10~70转/分钟，混磨时间为0. 5~10小时。
[0034]3、结合湿化学法及固相法制备出具有抗锂腐蚀特性的复合材料，材料化学组成为 氧化铝30-55 %、氧化硅20-50 %、氧化镍0-15 %、氧化锆0~10 %、氧化镁5-25 %、氧化锂 5-18%。具体制备过程如下：
[0035] (1)三氯化铝、氢氧化锂、硝酸镍、硝酸锆、柠檬酸、去离子水按重量比：5~15%: 2~10% :0~10% :0~10% :1~3% :55~90%，称量原料，置于带有搅拌装置的容器