本發(fā)明涉及一種鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料粉體燒結(jié)用的裝載器皿，特別涉及一種添加SiAlON-AlN-TiN的抗鋰電材料侵蝕耐火坩堝。
背景技術(shù)：
近十年以來，鋰電池行業(yè)發(fā)展迅速，逐漸大量應(yīng)用在包括3C電子產(chǎn)品、儲能領(lǐng)域、新能源汽車等各個新興行業(yè)。鋰電池一般由正極材料、負(fù)極材料、隔膜等裝置組成。正極材料占整個電池成本的40-50%，其性能的提升，是提高電池能量密度的重要影響因素。
正極材料按照技術(shù)路線的分類，主要涵蓋了鈷酸鋰、鎳鈷錳三元鋰、鎳鈷鋁三元鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等多個方向。但正極材料的工業(yè)化生產(chǎn)方式接近，即利用碳酸鋰（氫氧化鋰）、氧化鈷、氧化錳、氫氧化鎳等原料，通過固相燒結(jié)的方法制備正極材料。
隨著對鋰電池正極材料品質(zhì)及雜質(zhì)含量要求的進一步提高，對正極材料燒結(jié)用耐火坩堝也提出了更高的要求。特別是要求不污染正極材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種添加SiAlON-AlN-TiN的抗鋰電材料侵蝕耐火坩堝，能較好地抵抗鋰、鈷、鎳等堿性侵蝕，使用壽命長。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
一種添加SiAlON-AlN-TiN的抗鋰電材料侵蝕耐火坩堝，按重量份計由以下原料組分混合制成：六鋁酸鈣40～80份，板狀剛玉細(xì)粉10～30份，SiAlON-AlN-TiN粉10～15份，氧化鋁微粉3～10份，硅微粉2～10份，高嶺土5～10份，水玻璃2～3份，甲基纖維素1～3份，水5～8份。
六鋁酸鈣是CaO-Al2O3二元系統(tǒng)中氧化鋁含量最高的中間化合物。高溫分解溫度為1875℃。人工合成的六鋁酸鈣礦物相是一種高耐火度，高熔點的礦物質(zhì)。其具有良好的抗堿侵蝕性能，較好的熱震穩(wěn)定性能，以及在還原氣氛下高度穩(wěn)定等性能特征。目前，在煉鋁工業(yè)、建材工業(yè)、石化工業(yè)等已經(jīng)有了一定的應(yīng)用。SiAlON-AlN-TiN粉耐高溫性能好，抗堿侵蝕性能好。
板狀剛玉是一種純凈的、不添加如MgO、B2O3等任何添加劑而燒成收縮徹底的燒結(jié)剛玉，具有結(jié)晶粗大、發(fā)育良好的α- Al2O3晶體結(jié)構(gòu)，Al2O3的含量在99%以上。板片狀晶體結(jié)構(gòu)，氣孔小且閉氣孔較多而氣孔率與電熔剛玉大體相當(dāng)，純度高，體積穩(wěn)定性好，極小的重?zé)湛s，用以生產(chǎn)的材料高溫處理后具有良好的熱震穩(wěn)定性和抗彎強度。
氧化鋁微粉，是用高溫煅燒氧化鋁粉體以工業(yè)氫氧化鋁或工業(yè)氧化鋁為原料，在適當(dāng)?shù)臏囟认蚂褵删头€(wěn)定的α-型氧化鋁產(chǎn)品；再以煅燒α-型氧化鋁為原料，經(jīng)過球磨制成的微粉。具有高的化學(xué)純度，主要以氧化鋁成分為主。
硅微粉，是鐵合金在冶煉硅鐵和工業(yè)硅（金屬硅）時，礦熱電爐內(nèi)產(chǎn)生出大量揮發(fā)性很強的SiO2和Si氣體，氣體排放后與空氣迅速氧化冷凝沉淀而成。優(yōu)質(zhì)微硅粉主要被用作高性能耐火澆注料、預(yù)制件、鋼包料、透氣磚、自流型耐火澆注料及干濕法噴射材料。在高溫陶瓷領(lǐng)域，如：氧化物結(jié)合碳化硅制品，高溫型硅酸鈣輕質(zhì)隔熱材料，電磁窯用剛玉莫來石推板，高溫耐磨材料及制品，剛玉及陶瓷制品等，微硅粉的使用具有高流動性、低蓄水量、高致密度和高強度等特點。
高嶺土類礦物是由高嶺石、地開石、珍珠石、埃洛石等高嶺石簇礦物組成，主要礦物成分是高嶺石。高嶺石的理論化學(xué)組成為46.54%的SiO2，39.5%的Al2O3，13.96%的H2O。高嶺土類礦物屬于1:1型層狀硅酸鹽，晶體主要由硅氧四面體和氫氧八面體組成。具有良好的增塑性能。
本發(fā)明的配方中的坩堝需要在模具中液壓成型，并通過烘烤脫水、高溫?zé)Y(jié)，最終以坩堝為產(chǎn)品形態(tài)。有利于實現(xiàn)提高坩堝側(cè)壁的強度，在使用中保證不破損。
作為優(yōu)選，按重量份計由以下原料組分混合制成：六鋁酸鈣65～75份，板狀剛玉細(xì)粉10～20份，SiAlON-AlN-TiN粉10～15份，氧化鋁微粉3～8份，硅微粉3～5份，高嶺土6～8份，水玻璃2～3份，甲基纖維素1～3份，水5～8份。
作為優(yōu)選，所述SiAlON-AlN-TiN粉體通過以下步驟制備而得：
（1）將重量份分別為10~20份氧化鈦，15~30份高鋁礬土熟料，5~10份硅微粉和6~15份碳黑混合均勻的基料，置于球磨罐中，以無水乙醇為介質(zhì)球磨6~8h；
（2）將步驟（1）中球磨后的混合料在50~80℃下干燥，然后再干混30~60min；
（3）將干混后的混合料以20~30MPa的壓力壓制成型，保壓2~4h，然后置于微波高溫氣氛爐中，于1300~1600℃保溫5~10h，保溫過程中通入N2，流量為3~6L/min；
（4）將上述加熱后的混合料在500~800℃的空氣中氧化4~8h，冷卻后粉碎即得SiAlON-AlN-TiN粉體。本發(fā)明采用微波加熱合成、燒結(jié)制備SiAlON-AlN-TiN粉體，具有降低燒結(jié)溫度、縮短燒結(jié)保溫時間的優(yōu)點。
作為優(yōu)選，步驟（1）中基料與無水乙醇的質(zhì)量比為1.5~2：1。
作為優(yōu)選，所述板狀剛玉細(xì)粉的顆粒大小在500-1000目。
作為優(yōu)選，所述氧化鋁微粉的顆粒大小在300-600目。
作為優(yōu)選，所述硅微粉的顆粒大小在400-800目。
一種添加SiAlON-AlN-TiN的抗鋰電材料侵蝕耐火坩堝的制備方法，先在六鋁酸鈣中加入板狀剛玉細(xì)粉及SiAlON-AlN-TiN粉，攪拌10～15分鐘后，加入氧化鋁微粉，攪拌8～10分鐘后，加入硅微粉，攪拌8～10分鐘后，加入高嶺土、水玻璃和甲基纖維素，攪拌16～20分鐘后，加入水，攪拌均勻后困料24-36小時，之后利用液壓壓力機成型得坩堝毛坯，坩堝毛坯經(jīng)過室溫干燥，在隧道窯進行高溫?zé)Y(jié)，最后采用磨具進行表面打磨。
作為優(yōu)選，所述高溫?zé)Y(jié)為：先在9小時內(nèi)升溫到600℃，然后在12小時內(nèi)升溫到1450℃，再在1450℃下保溫3小時。溫度控制精確，產(chǎn)品品質(zhì)高。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明采用科學(xué)的配方和工藝制造出抗鋰電材料侵蝕耐火坩堝，導(dǎo)熱系數(shù)低，抗鋰電材料侵蝕性能好，熱震穩(wěn)定性適中，使用壽命長。與同類坩堝相比，本發(fā)明可以保護正極材料粉體在燒結(jié)過程中不受坩堝材質(zhì)污染，在使用期限內(nèi)不出現(xiàn)表面剝落、掉渣等現(xiàn)象。使用壽命為25次循環(huán)以上。
具體實施方式
下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的具體說明。
本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
本發(fā)明的板狀剛玉細(xì)粉的顆粒大小在500-1000目，氧化鋁微粉的顆粒大小在300-600目，硅微粉的顆粒大小在400-800目。
實施例1：
一種添加SiAlON-AlN-TiN的抗鋰電材料侵蝕耐火坩堝，按重量份計由以下原料組分混合制成：六鋁酸鈣40份，板狀剛玉細(xì)粉10份，SiAlON-AlN-TiN粉15份，氧化鋁微粉3份，硅微粉2份，高嶺土5份，水玻璃2份，甲基纖維素1份，水5份。
所述SiAlON-AlN-TiN粉體通過以下步驟制得：
（1）將重量份分別為10份氧化鈦，15份高鋁礬土熟料，5份硅微粉和6份碳黑混合均勻的基料，置于球磨罐中，以無水乙醇為介質(zhì)球磨6h；基料與無水乙醇的質(zhì)量比為1.5：1；
（2）將步驟（1）中球磨后的混合料在50℃下干燥，然后再干混30min；
（3）將干混后的混合料以20MPa的壓力壓制成型，保壓4h，然后置于微波高溫氣氛爐中，于1300℃保溫10h，保溫過程中通入N2，流量為3L/min；
（4）將上述加熱后的混合料在500℃的空氣中氧化8h，冷卻后粉碎即得SiAlON-AlN-TiN粉體。
實施例2：
一種添加SiAlON-AlN-TiN的抗鋰電材料侵蝕耐火坩堝，按重量份計由以下原料組分混合制成：六鋁酸鈣80份，板狀剛玉細(xì)粉30份，SiAlON-AlN-TiN粉10份，氧化鋁微粉10份，硅微粉10份，高嶺土10份，水玻璃3份，甲基纖維素3份，水8份。
所述SiAlON-AlN-TiN粉體通過以下步驟制得：
（1）將重量份分別為20份氧化鈦，30份高鋁礬土熟料，10份硅微粉和15份碳黑混合均勻的基料，置于球磨罐中，以無水乙醇為介質(zhì)球磨8h；基料與無水乙醇的質(zhì)量比為2：1；
（2）將步驟（1）中球磨后的混合料在80℃下干燥，然后再干混60min；
（3）將干混后的混合料以30MPa的壓力壓制成型，保壓2h，然后置于微波高溫氣氛爐中，于1600℃保溫5h，保溫過程中通入N2，流量為6L/min；
（4）將上述加熱后的混合料在800℃的空氣中氧化4h，冷卻后粉碎即得SiAlON-AlN-TiN粉體。
實施例3：
一種添加SiAlON-AlN-TiN的抗鋰電材料侵蝕耐火坩堝，按重量份計由以下原料組分混合制成：六鋁酸鈣65份，板狀剛玉細(xì)粉20份，SiAlON-AlN-TiN粉12份，氧化鋁微粉8份，硅微粉3份，高嶺土6份，水玻璃2份，甲基纖維素3份，水6份。
所述SiAlON-AlN-TiN粉體通過以下步驟制得：
（1）將重量份分別為15份氧化鈦，20份高鋁礬土熟料，8份硅微粉和10份碳黑混合均勻的基料，置于球磨罐中，以無水乙醇為介質(zhì)球磨7h；基料與無水乙醇的質(zhì)量比為2：1；
（2）將步驟（1）中球磨后的混合料在60℃下干燥，然后再干混50min；
（3）將干混后的混合料以25MPa的壓力壓制成型，保壓3h，然后置于微波高溫氣氛爐中，于1400℃保溫8h，保溫過程中通入N2，流量為5L/min；
（4）將上述加熱后的混合料在600℃的空氣中氧化6h，冷卻后粉碎即得SiAlON-AlN-TiN粉體。
實施例4：
一種添加SiAlON-AlN-TiN的抗鋰電材料侵蝕耐火坩堝，按重量份計由以下原料組分混合制成：六鋁酸鈣75份，板狀剛玉細(xì)粉20份，SiAlON-AlN-TiN粉12份，氧化鋁微粉6份，硅微粉5份，高嶺土8份，水玻璃3份，甲基纖維素2份，水7份。SiAlON-AlN-TiN粉體制備方法同實施例3。
本發(fā)明添加SiAlON-AlN-TiN的抗鋰電材料侵蝕耐火坩堝的制備方法為：先在六鋁酸鈣中加入板狀剛玉細(xì)粉及SiAlON-AlN-TiN粉，攪拌10～15分鐘后，加入氧化鋁微粉，攪拌8～10分鐘后，加入硅微粉，攪拌8～10分鐘后，加入高嶺土、水玻璃和甲基纖維素，攪拌16～20分鐘后，加入水，攪拌均勻后困料24-36小時，之后利用液壓壓力機成型得坩堝毛坯，坩堝毛坯經(jīng)過室溫干燥，在隧道窯進行高溫?zé)Y(jié)，高溫?zé)Y(jié)為先在9小時內(nèi)升溫到600℃，然后在12小時內(nèi)升溫到1450℃，再在1450℃下保溫3小時，最后采用磨具進行表面打磨。
以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。