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硅酸盐通报 2019年第5期38卷 1550-1555页

作者：陈洋邓承继丁军余超祝洪喜武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室

堇青石-莫来石质耐火材料具有热膨胀系数低、容重轻、吸热少、体积稳定性好和抗热震性好等特性。以堇青石、莫来石为主要原料,加入一定量的电熔氧化镁、活性氧化铝和硅微粉等微粉为辅助原料,制备了堇青石-莫来石质匣钵材料。研究了颗粒... 详细信息

堇青石-莫来石质耐火材料具有热膨胀系数低、容重轻、吸热少、体积稳定性好和抗热震性好等特性。以堇青石、莫来石为主要原料,加入一定量的电熔氧化镁、活性氧化铝和硅微粉等微粉为辅助原料,制备了堇青石-莫来石质匣钵材料。研究了颗粒级配和烧成温度对堇青石-莫来石质匣钵材料物相组成和显微结构的影响,并对材料的热震性和侵蚀性进行评估。结果表明:烧成温度在1300~1400℃,对热震后的三组试样进行性能检测,发现配方一试样具有好的抗热震性和抗侵蚀性,其残余抗折强度在3.0~4.5MPa之间,残余耐压强度在17.5~24.5MPa之间。

关键词：匣钵堇青石-莫来石材料抗热震性抗侵蚀性

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锂电池三元正极材料合成用耐火材料抗侵蚀性能研究

锂电池三元正极材料合成用耐火材料抗侵蚀性能研究

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作者：段雪珂中钢集团洛阳耐火材料研究院

学位级别：硕士

目前,锂离子电池正极材料逐渐由一元(如LiCoO/LiMnO/LiNiO)向三元(LNCM:LiNi CoMnO)发展,三元正极材料的锂源侵蚀性更强、煅烧时间更长,其合成用匣钵所受的化学侵蚀也更为严重。为了提高匣钵的服役性能,减少不必要的资源浪费和环境污染... 详细信息

目前,锂离子电池正极材料逐渐由一元(如LiCoO/LiMnO/LiNiO)向三元(LNCM:LiNi CoMnO)发展,三元正极材料的锂源侵蚀性更强、煅烧时间更长,其合成用匣钵所受的化学侵蚀也更为严重。为了提高匣钵的服役性能,减少不必要的资源浪费和环境污染,本文探究了锂电池三元正极材料合成用耐火材料的抗侵蚀性能。为了从机理方面入手改善材料的抗侵蚀性,首先以堇青石-莫来石、SiN-SiC、SiO-SiC和重结晶SiC等四种耐火材料为对象,通过模拟服役条件研究了耐火材料与三元正极材料的侵蚀反应,并采用XRD和SEM分别对侵蚀试验后耐火材料的物相和显微结构进行了分析,发现:(1)经780°C保温20h侵蚀试验后,四种材料抗侵蚀性高低顺序为重结晶SiC>SiN-SiC>SiO-SiC>堇青石-莫来石,其反应层厚度分别为0.00mm、1.54mm、2.52mm和3.32mm。(2)堇青石-莫来石材料中的AlO、SiO与三元正极材料中的LiO、NiO、CoO和MnO发生反应并形成反应层,是导致材料逐渐损毁的主要原因。(3)对于三种SiC质材料,主要是材料中或者氧化生成的SiO与三元正极材料中的LiO反应生成硅酸锂系化合物,使材料逐渐发生侵蚀。材料中SiO的多少或形成速度的快慢是决定材料抗侵蚀性优劣的主要因素。重结晶SiC氧化生成SiO的速度比SiN-SiC的慢,因而重结晶SiC样品的抗侵蚀性更好。SiO-SiC样品本身含有SiO,更容易与LiO反应,因而在这三种SiC耐火材料中其抗侵蚀性最差。由既有研究可知,降低材料的气孔率,阻止LiO向材料内部渗透,避免或减少材料组分与LiO反应是提高材料抗侵蚀性的有效途径。为此,本文采用浸渍处理工艺对堇青石-莫来石材料和重结晶SiC材料进行了改性,研究了不同浸渍剂以及浸渍时间、次数等对材料性能和结构的影响,并采用气孔率降低率和抗侵蚀性对浸渍效果进行了表征,最后通过XRD和SEM分别对浸渍后耐火材料的物相以及侵蚀试验后的显微结构进行了分析,结果表明:(1)浸渍处理可有效提高堇青石-莫来石、重结晶SiC的抗侵蚀能力。相较于MgSO·7HO饱和水溶液、Mg(HPO)悬浊液,铝溶胶对堇青石-莫来石材料和重结晶SiC材料抗侵蚀性能的改善更加明显;当浸渍剂为铝溶胶时,浸渍次数为3次,浸渍时间为20min,此时材料的抗侵蚀性最佳。(2)以铝溶胶为浸渍剂,浸渍物进入样品内部填充了材料的部分孔隙;而且当浸渍物受热分解成氧化铝与LiO接触时发生反应并伴有体积膨胀,进一步堵塞材料的孔隙,阻碍LiO向内渗透,从而有效提高了材料的抗侵蚀性。

关键词：三元正极材料匣钵堇青石-莫来石材料 SiC质耐火材料抗侵蚀性浸渍处理

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