一種β〞-氧化鋁粉體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及無機(jī)材料領(lǐng)域的一種β"-氧化鋁粉體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]β"_氧化鋁粉體是制造鈉硫儲(chǔ)能電池以及其它多種電化學(xué)器件的核心材料。制備β"_氧化鋁粉體的主要原料包括Al源、Na源和Li源。傳統(tǒng)的制備方法為:分別將鈉源與鋁源混合，以去離子水為球磨介質(zhì)，經(jīng)濕法球磨、噴霧干燥、高溫固相反應(yīng)合成出鈉前驅(qū)粉，將鋁源與鋰源混合，以去離子水為球磨介質(zhì)，經(jīng)濕法球磨、噴霧干燥、高溫固相反應(yīng)合成出鋰前驅(qū)粉;再將鈉前驅(qū)粉和鋰前驅(qū)粉按照一定比例進(jìn)行濕法球磨，噴霧干燥后得到β"_氧化鋁粉體。此工藝路線有以下幾個(gè)缺點(diǎn):一，包括三次濕法球磨、三次噴霧干燥以及兩次高溫合成，工藝路線長(zhǎng)。二使用的設(shè)備多，易引入各種雜質(zhì)。三，能源消耗大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種β"_氧化鋁粉體的制備方法，其工藝流程短，能耗低，所得的β"_氧化鋁粉體適合燒制鈉硫電池中陶瓷電解質(zhì)管。
[0004]實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是:一種β"_氧化鋁粉體的制備方法，包括下列步驟:
[0005]配料步驟:將用于引入Al2O3的鋁源，用于引入Na2O的鈉源，以及用于引入Li2O的鋰源混合均勻，得到原料粉體；
[0006]球磨步驟:以酒精作為球磨介質(zhì)對(duì)原料粉體進(jìn)行機(jī)械球磨，混合均勻后得到漿料；
[0007]噴霧干燥步驟:通過噴霧干燥，使所述漿料中的酒精揮發(fā)，從而得到均勻混合的β"_氧化鋁粉體;噴霧干燥中熱空氣進(jìn)口溫度高于熱空氣出口溫度，熱空氣出口溫度高于酒精的沸點(diǎn)，霧化盤轉(zhuǎn)速為8000-12500r/min。
[0008]進(jìn)一步的，所述鋁源優(yōu)選Q-Al2O3，所述鈉源可選自NaOlNa2O或者NaAlO2，所述鋰源可選Li2O或者L1H。
[0009]再進(jìn)一步的，在所述原料粉體中所引入的Na2CKLi2O和Al2O3中，Li2O占0.3-
0.7wt.%，Na20占 8.5?9.2wt.%，Al2〇3 占 90.1-91.2wt.%。
[0010]再進(jìn)一步的，若所述鈉源為NaOH或Na2O，所述鋰源為L(zhǎng)i2O或者L1H時(shí)，所述配料步驟，以及所述球磨步驟中所述原料粉體和酒精的混合均必須在充滿惰性氣體的手套箱內(nèi)進(jìn)行。
[0011]進(jìn)一步的，所述球磨步驟中，所述原料粉體與酒精的質(zhì)量比為0.5?1.5比I。
[0012]進(jìn)一步的，所述球磨步驟中，機(jī)械球磨的時(shí)間為4?24h。
[0013]進(jìn)一步的，所述噴霧干燥步驟中，熱空氣進(jìn)口溫度為100_250°C，熱空氣出口溫度為 80_150°C。
[0014]采用了本發(fā)明的一種β"_氧化鋁粉體的制備方法的技術(shù)方案，包括下列步驟:配料步驟:將用于引入Al2O3的鋁源，用于引入Na2O的鈉源，以及用于引入Li2O的鋰源混合均勻，得到原料粉體;球磨步驟:以酒精作為球磨介質(zhì)對(duì)原料粉體進(jìn)行機(jī)械球磨，混合均勻后得到漿料;噴霧干燥步驟:通過噴霧干燥，使所述漿料中的酒精揮發(fā)，從而得到均勻混合的β"-氧化鋁粉體;噴霧干燥中熱空氣進(jìn)口溫度高于熱空氣出口溫度，熱空氣出口溫度高于酒精的沸點(diǎn)，霧化盤轉(zhuǎn)速為8000-12500r/min。其技術(shù)效果是:其工藝流程短，能耗低，所得的β"_氧化鋁粉體適合燒制鈉硫電池中陶瓷電解質(zhì)管。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明的一種β"_氧化鋁粉體的制備方法，包括下列步驟:
[0016]配料步驟:將用于引入Al2O3的鋁源，用于引入Na2O的鈉源，以及用于引入Li2O的鋰源混合均勻，得到原料粉體。在原料粉體中所引入的Na2O、Li2O和Al2O3中，Li2O占0.3-
0.7wt.%，Na2〇占 8.5—9.2wt.%，Al2〇3 占 90.1—91.2wt.%。
[0017]鈉源和鋰源禁止選擇會(huì)熱分解出大量氣態(tài)物質(zhì)的鈉鹽、鋰鹽，因此鈉源不能選擇碳酸鈉、碳酸氫鈉、草酸鈉等鈉鹽、鋰源不會(huì)選擇碳酸鋰、草酸鋰等鋰鹽，因?yàn)檫@會(huì)影響β"_氧化鋁粉體燒結(jié)成的陶瓷的致密性。
[0018]因此鋁源優(yōu)選α-Α1203，鈉源可選Na0H、Na20或者NaAlO2,鋰源可選Li2O或者L1H。NaAlO2在作為鈉源的同時(shí)，也引入Al2O3，同時(shí)由于NaAlO2化學(xué)性質(zhì)遠(yuǎn)比Na0H、Na20好，不會(huì)與空氣中水或二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是優(yōu)選鈉源。
[0019]球磨步驟:
[0020]以酒精作為球磨介質(zhì)對(duì)原料粉體進(jìn)行機(jī)械球磨，混合均勻后得到漿料，原料粉體與酒精的質(zhì)量比范圍為(0.5-1.5):1，球磨時(shí)間為4-24h之間。這里說的酒精為無水酒精。
[0021]噴霧干燥步驟:
[0022]通過嚴(yán)格控制熱空氣進(jìn)出口溫度，選擇合適的霧化盤轉(zhuǎn)速，使?jié){料中的酒精揮發(fā)，從而得到均勻混合的β"_氧化鋁粉體。噴霧干燥中熱空氣進(jìn)口溫度為100_250°C，熱空氣出口溫度為80_150°C，供料速度隨所設(shè)定熱空氣進(jìn)口溫度和熱空氣出口溫度自動(dòng)控制，霧化盤轉(zhuǎn)速為8000-12500r/min。
[0023]下面通過具體實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的說明，具體實(shí)施例中的份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
[0024]實(shí)施例一
[0025]將24.3份NaAlO3，與0.7份Li2O，以及75.0份Ct-Al2O3為原料進(jìn)行配料并混合均勻，得到原料粉體。由于NaAlO3引入了 15.1份Al2O3和9.2份Na2O，因此，在原料粉體中所引入的Na20、Li20和Al2O3中，Li2O占0.7wt.%、Na2O占9.2wt.% ,Al2O3占90.lwt.%。再以酒精作為球磨介質(zhì)對(duì)原料粉體進(jìn)行機(jī)械球磨，混合均勻后得到漿料，機(jī)械球磨中原料粉體與酒精的質(zhì)量比范圍為1.5:1，球磨時(shí)間為24h。再在熱空氣進(jìn)口溫度為250°C，熱空氣出口溫度為150°C，霧化盤轉(zhuǎn)速為12500r/min的條件下，使?jié){料中的酒精揮發(fā)，從而得到均勻混合的β"_氧化鋁粉體。β"_氧化鋁粉體的收料量為15kg/h，所得β"_氧化鋁粉體流動(dòng)性好，振實(shí)密度為
0.72g/Cm3j"-氧化鋁粉體顆粒的休止角為21°，粒徑在10?ΙΟΟμπι范圍內(nèi)呈高斯分布，適合于β"_氧化鋁電解質(zhì)陶瓷管的成型和制備。
[0026]實(shí)施例二
[0027]將22.5份NaAlO3，與0.3份Li2O，以及77.2份Ct-Al2O3為原料進(jìn)行配料并混合均勻，得到原料粉體。由于NaA13引入了 14份A1203和8.5份Na2O，因此，在原料粉體中所引入的Na2O、Li20和Al2〇3 中，Li20占 0.3wt.%、Na2O占 8.5wt.%，Al2Ο3 占 91.2wt.%。再以酒精作為球磨介質(zhì)對(duì)原料粉體進(jìn)行機(jī)械球磨，混合均勻后得到漿料，機(jī)械球磨中原料粉體與酒精的質(zhì)量比范圍為0.5:1，球磨時(shí)間為411。再在熱空氣進(jìn)口溫度為100°(3，熱空氣出口溫度為80°(3，霧化盤轉(zhuǎn)速為8000r/min的條件下，使?jié){料中的酒精揮發(fā)，從而得到均勻混合的β"-氧化鋁粉體。β"-氧化鋁粉體的收料量為5kg/h，所得β"_氧化鋁粉體流動(dòng)性好，振實(shí)密度為0.98g/cm