锂电池正极材料烧成用匣钵材料的研制

摘要

随着各种新型锂电池正极材料的出现和发展，烧成锂电池用匣钵材料的需求量日益加大，同时对匣钵材料的性能也提出了更高的要求。匣钵材料不仅不能污染烧成材料，还应该具有良好的抗侵蚀性能、热震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匣钵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，研制一种新型烧成锂电池正极用匣钵材料具有重要意义。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，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，使得莫来石-堇青石复合窑具材料日益受到重视。本论文以莫来石为骨料，以工业α-Al2O3粉、苏州白泥和生滑石粉等为基质，借助X射线衍射物相分析(XRD)、电子探针分析(EPMA)等手段，研究了基质料的组成、烧成温度等因素对莫来石-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，以α-Al2O3微粉、白泥和滑石粉为混合粉的试样，经1390℃煅烧后，能合成堇青石相，且三种微粉的种类对堇青石的含量有一定的影响。以上述混合粉及莫来石骨料为主要原料制成的窑具材料具有良好的烧结、力学、抗热震稳定等使用性能。以70莫来石为骨料，通过原位合成堇青石相，加入预合成尖晶石熟料或在基质中原位合成尖晶石相，在合适温度制备的莫来石-堇青石-尖晶石窑具材料具有良好的热震稳定性和抗侵蚀性能，经现场应用和实验分析，锂电池正极材料匣钵的侵蚀的是由Li2O造成的，侵蚀层的主要成分为LiAlO2。

目录

声明

摘要

1、文献综述

1．1 锂电池正极材料的发展

1．2 匣钵材料的发展及面临的问题

1．3 国内外匣钵材料的研究

1．4 匣钵材料的性能表征

1．5 锂电池正极材料用匣钵使用过程中出现的问题

1．6 成型工艺以及产品生产过程中所遇到的问题

1．7 本课题研究的提出和研究内容

2、实验方法

2．1 实验原料

2．2 实验设备

2．3 试样制备及性能测试

3、原位合成堇青石结合窑具材料的性能研究

3．1 烧成温度对材料性能的影响

3．2 堇青石混合粉中白泥种类对材料性能的影响

3．3 堇青石混合粉中氧化铝微粉种类对材料的影响

3．4 堇青石混合粉中滑石粉种类对材料的影响

3．5 预合成堇青石粉的加入量对原位合成堇青石结合窑具材料性能的影响

3．6 不同莫来石骨科对原位合成堇青石结合窑具材料性能的影响

3．7 堇青石粉混合粉的加入量对原位合成堇青石结合窑具材料性能的影响

3．8 小结

3．9 材料的抗侵蚀性能的分析与讨论

3．10 本章小结

4、原位合成尖晶石结合窑具材料的性能研究

4．1．不同类型的镁砂对材料性能的影响

4．2 不同的烧成温度对材料成分及含量的影响

4．3 莫来石粉的加入量对材料性能的影响

4．4 材料的抗侵蚀性能的分析与讨论

4．5 实验总结

5、实验结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究和发表学术论文及专利情况