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钠离子电池正极材料碱性腐蚀措施

文章出处：洛阳西格玛智能电阻炉人气：0 发表时间：2024-01-31

钠离子电池正极材料具有更强的碱性特性：

与锂离子电池正极材料不同，钠离子电池正极材料的碱性更强，在高温固相工艺中，低黏度的钠电正极前驱体对加热元件、炉膛、匣钵的侵蚀和渗透加剧，这导致了炉子与配件寿命的显著降低。一方面污染正极材料，影响钠电正极材料的纯度及电化学性能；另一方面加速了设备元件、匣钵的损毁。

碱性腐蚀性是指物质具有对酸性物质或具有酸性成分的材料或表面产生腐蚀的性质。碱性腐蚀性主要是由于碱性物质的化学性质导致的。

一些常见的具有碱性腐蚀性的物质包括：

碱金属氢氧化物：例如氢氧化钠(NaOH)和氢氧化钾(KOH)。它们都是强碱，能够与酸性物质发生中和反应，产生热量并造成腐蚀。

碱金属碳酸盐：例如碳酸钠(Na2CO3)和碳酸钾(K2CO3)。虽然它们不是强碱，但在高浓度下仍有一定的腐蚀性。

碱金属金属氧化物：例如氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O)。它们也具有一定的碱性腐蚀性。

钠离子电池正极材料具有更强的碱性特性，这可以从化学角度进行解释。钠离子电池正极材料中的主要活性组分通常是层状过渡金属氧化物，例如氧化钠(Na2O)、钠氧化钴(NaCoO2)等。

在实验和生产过程中，需要注意使用防腐蚀材料或采取适当的防护措施，以防止碱性物质对设备、工具和人员的腐蚀和伤害。

钠电正极材料烧结炉设备：

在钠电正极材料烧结炉中，为了防止碱性物质对设备的腐蚀，需采取防腐措施。

1、材料选择：选择耐碱性的高温耐火材料作为炉子的内衬。常用的材料包括高铝砖、镁铝尖晶石、碳化硅和氮化硅等。这些材料具有良好的耐碱性能，能够抵抗碱性物质的侵蚀。

2、防腐蚀涂层：将耐碱性的涂层应用于设备内部表面，以提供额外的保护层。常见的涂层材料有耐碱性陶瓷涂层、耐碱性金属涂层等。这些涂层能够形成一层保护膜，减少碱性物质对设备的侵蚀。

3、加热元件：加热元件外套陶瓷护管，可以有效防止加热元件在加热过程中受到腐蚀损坏。

4、温度控制：控制炉子的温度，避免过高的温度导致碱性物质的蒸发和侵蚀。合理的温度控制可以减少设备的腐蚀。

5、清洁维护：定期清洁设备内部，将碱性物质残留物清除，避免长时间的积累导致腐蚀。同时进行设备的维护和保养，确保设备的正常运行。

6、废气排放：通过通入气氛或排气，及时稀释与排除炉内废气，减少腐蚀气体浓度。

7、使用防腐蚀材料：在接触碱性物质的部分使用耐碱性材料，例如耐酸碱胶管、耐碱性密封材料等。这样可以避免碱性物质对管道和密封部件的腐蚀。

通过选择耐碱性材料、应用防腐蚀涂层、合理控制温度、定期清洁维护以及使用防腐蚀材料等措施，可以有效地防止锂电正极材料烧结炉的碱性腐蚀。这样可以延长设备的寿命，并确保炉子的稳定运行。作为一位具有热处理经验的科研人员，您可以在实验和生产中合理运用这些措施，提高炉子的耐碱性，并保障实验的顺利进行。

环境与人员保护措施：

增加尾气吸附净化系统。

锂电正极材料烧结用匣钵：

锂电正极材料烧结用匣钵的材质体系——即以堇青石-莫来石/尖晶石形成的复合材质为主。钠离子电池正极材料前驱体中钠源(碳酸钠或氢氧化钠)对匣钵的侵蚀更为严重，极易与匣钵本体中的酸性sio2组分发生反应形成钠霞石，且在钠离子电池正极材料高温(800～1000℃)热处理过程中，该反应无法避免的持续进行，并引发近30～40％的体积膨胀，导致匣钵开裂损毁。

钠离子电池正极材料的黏度低，高温下熔融呈液态，对堇青石-莫来石/尖晶石质匣钵的渗透能力更强，甚至直接穿透匣钵侧壁和底部而引发钠电正极材料的流失。

堇青石-莫来石/尖晶石系匣钵在作为钠电正极材料烧结用匣钵在往复服役过程中，同时面临循环热应力的损毁导致匣钵的结构剥落，一方面污染正极材料，影响钠电正极材料的纯度及电化学性能；另一方面加速了匣钵的损毁。

钠电正极材料中钠源化学反应活性高，热处理过程中还易与其它游离组分如游离al2o3(f-al2o3)、游离sio2(f-sio2)等反应形成偏铝酸钠或偏硅酸钠/硅酸钠等高膨胀物相，加速匣钵的开裂、剥落与损毁。

因此，匣钵进料选用钠离子电池正极材料烧结用匣钵，如镁铝匣钵，该类匣钵烧结性能好、成品率高、抗侵蚀性强和热震稳定性高。

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