第9期
一种锂电池正极材料焙烧用窑具喷涂料及其制备方法
作者:nhxx
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期号 : 2022 年, 第9期
关键词: 一种锂电池正极材料, 焙烧用窑具, 喷涂料, 制备方法
内容简介

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液四个部分组成。其中,正极材料的耗费占比高达30%~40%。锂电池的正极材料由Li、Co、Mn、Ni等构成,其制备工艺通常是将原料物质装在匣钵中并以400~1 000 ℃烧成。目前,锂电池正极材料多用匣钵承装煅烧而成,而匣钵的使用寿命为20~30炉次。由于匣钵的使用寿命较短,大大限制了正极材料的焙烧效率,影响相关生产电池企业的产能;另一方面,由于正极材料与匣钵之间的相互反应及正极材料向匣钵微结构中的渗透,导致所焙烧的正极材料的性能受影响,而废弃匣钵成为难以处理的固体危废,对环境造成巨大的压力。

针对匣钵的技术改进方法多数是采用机压或者涂抹一定厚度的抗侵蚀层隔绝匣钵与正极材料的直接接触。武汉科技大学发明了一种锂电池正极材料焙烧用窑具喷涂料及其制备方法。用该法所制备的喷涂料的施工便捷、抗腐蚀性能好和使用寿命长,能从根本上解决烧制过程中使电池正极材料性能劣化的问题。本发明所采用的技术方案(w)是:以90.0%~97.0%的锆溶胶、0.5%~2.5%的硅溶胶、1.0%~5.0%的纳米氧化钙、0.5%~2.0%的钛酸钡和0.3%~1.5%的氧化钇为原料,混合均匀,制得锂电池正极材料焙烧用窑具喷涂料。

本发明以锆溶胶、硅溶胶、纳米氧化钙、钛酸钡和氧化钇为原料,混合均匀,即得锂电池正极材料焙烧用窑具喷涂料(以下简称喷涂料),工艺简单和生产成本低。本发明对窑具的形状及焙烧方式无限制,即喷即用;在后期的维护过程中,只需对窑具与锂电池正极材料的接触面进行补喷,无需进行大面积的拆除或更换,能有效降低生产成本和缩短维护周期,施工便捷和省时高效。

本发明制备的喷涂料为微纳米结构,用于焙烧窑具后所形成的微纳米涂层通过毛细渗透形成牢固贴合的保护层,能有效增强焙烧用窑具的抗腐蚀性能。在高温使用过程中,涂层形成牢固的陶瓷结合并形成新物相,如硅酸锆、氧化钇稳定氧化锆和硅酸钙,所述新物相均具有高抗腐蚀性,且体积稳定性高、抗剥落性能强和对焙烧的锂电池正极材料无污染,能从根本上解决烧制过程中锂电池正极材料性能劣化的问题,有助于提升锂电池正极材料的合格率。所述涂层与窑具结构的膨胀系数匹配性较好,可以实现稳定生产,提升成品合格率,避免引发后续锂电池使用安全事故。(武汉科技大学 李远兵 徐娜娜 申请公布号CN 113185326 A)

 

 

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