锂离子电池正极材料匣钵的应用研究

• 作 者: 刘波
• 出 处: 齐鲁工业大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 匣钵材料 固相合成 烧结温度 侵蚀机理 锂离子电池 正极材料

随着各种新型锂离子电池正极材料的出现和发展,烧成锂离子电池用的匣钵的需求量也日益加大。随着锂离子电池材料向高电压方向发展,高温高锂钴比越来越被普遍应用,这对匣钵材料的性能也提出了更高的要求。目前,国内匣钵的使用寿命较短,国外匣钵成本又高,因此,研制一种新型烧成锂电池正极用匣钵材料具有重要意义。MgO属碱性耐火材料,对碱金属氧化物的抗侵蚀能力比较强;堇青石具有热膨胀系数小、抗热震稳定性好等优点,但堇青石韧性较低、荷重软化温度低和合成温度范围窄,因而大大地限制了其优良性能的发挥;而莫来石具有较低的热膨胀系数,高温性能好且机械强度高,使得氧化镁-莫来石-堇青石复合窑具材料日益受到重视。本论文首先分析了锂离子电池正极材料在固相合成工程中对匣钵材料的侵蚀等作用,并提出了防护措施,最后提出了一种通过改善匣钵材料来提高匣钵寿命的措施。该材料以莫来石为骨料,以工业α-Al203粉、苏州白泥和滑石粉等为基质,借助X射线衍射物相分析(XRD)、电子探针分析(EPMA)等手段,研究了氧化镁的种类、烧成温度、加入量等因素对莫来石-堇青石材料的烧结性能、力学性能、热震稳定性能、物相组成等方面的影响。研究结果表明,在该体系中,以氧化铝微粉、粘土和滑石粉为混合粉,经1350℃烧成后,能合成堇青石相;镁砂的加入量对堇青石的合成有影响,当MgO以5%镁砂的形式加入时,匣钵具有良好的热震稳定性和抗侵蚀性;确定了锂电池正极材料对匣钵的侵蚀的主要因素是Li2O,侵蚀层的主要成分为LiAlC2。