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作者：刘伟正;李亚伟;徐义彪;
单位：武汉科技大学,耐火材料与冶金国家重点实验室;武汉科技大学,国家高温材料与炉衬技术省级联合工程研究中心;
摘要：为了提高锂离子电池三元正极材料(LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2, LNCM)工业中堇青石-莫来石匣钵的使用寿命，将单质Si粉引入到堇青石-莫来石试样中，研究了Si粉含量对试样烧结性能、孔径分布、力学性能、热震稳定性及抗LNCM侵蚀性能的影响。结果表明：Si粉含量由0%(质量分数，下同)增加至5%,高温下试样中液相增加，促进了物质传输及烧结过程，骨料与基质间结合增强，试样显气孔率及孔径降低，强度及抗热震性能提高；增加Si粉含量至7%,基质因液相生成过多发生较大收缩，骨料与基质间隙增大，试样强度及抗热震性能降低。LNCM与试样侵蚀反应主要生成LiAlSiO_4和(Mg, Ni, Co, Mn)Al_2O_4复合尖晶石，其中生成LiAlSiO_4的侵蚀反应伴随约32%的体积膨胀，导致试样开裂及剥落。Si粉含量由0%增加至5%,试样因显气孔率及孔径降低，LNCM渗透通道减少，抗侵蚀性能显著提高；增加Si粉含量至7%,虽然试样孔径增大，但基质形成连续致密结构，抗侵蚀性能依然略有改善。综合来看，单质Si粉引入量为5%的试样性能最佳：显气孔率为23.6%,边缘及中心平均孔径分别为1.5和1.7μm,常温抗折强度及3次热冲击后残余强度保持率分别为15.6 MPa和86.1%,侵蚀层平均厚度为685μm。
关键词：三元正极材料;;堇青石-莫来石;;Si粉;;孔径分布;;抗侵蚀性能
基金资助：国家重点研发计划(2019YFC1904900);; 青海省科技成果转化专项项目(2023-GX-102)
