Саггеры в процессе спекания катодных материалов для литиевых батарей (кобальтат лития, тройные материалы, манганат лития) обычно относятся к муллит-кордиеритовому типу. 

Саггеры в процессе спекания катодных материалов для литиевых батарей (кобальтат лития, тройные материалы, манганат лития) обычно относятся к муллит-кордиеритовому типу. В процессе эксплуатации саггеров часто возникает проблема отслоения материала на дне, что негативно влияет как на срок службы саггеров, так и на качество катодного материала.

Муллит — это общее название ряда минералов, состоящих из алюмосиликатов, химическая формула: 3Al₂O₃·2SiO₂. Он обладает хорошей стойкостью к коррозии и объёмной стабильностью, но имеет относительно высокий коэффициент теплового расширения (5,3×10⁻⁶/°C) и плохую термостойкость (стойкость к термическому удару).

Кордиерит — это силикатный минерал, химическая формула: 2Al₂O₃·2MgO·5SiO₂. Он обладает относительно низким коэффициентом теплового расширения (1,5×10⁻⁶/°C) и хорошей термостойкостью, но плохой стойкостью к коррозии.Таким образом, производители изготавливают муллит-кордиеритовые саггеры, чтобы объединить преимущества обоих материалов: термостойкость, коррозионную стойкость и высокотемпературные механические свойства.

1.Механизм отслоения саггеров

В процессе первичного спекания катодных материалов для литиевых батарей (кобальтат лития, трёхкомпонентные материалы, манганат лития) саггеры, загруженные прекурсором и источником лития, подвергаются высокотемпературному обжигу при 750–1050°C в печи. При нагревании источник лития разлагается с образованием расплавленного Li₂O, который диффундирует внутрь саггера через поры и вступает в реакцию с муллитом (Al₆Si₂O₁₃), кордиеритом (Mg₂Al₄Si₅O₁₈) и другими компонентами. При наблюдении поперечного сечения саггера можно выделить три зоны: реакционный слой, слой проникновения и исходный слой материала. В реакционном слое содержание фаз муллита и кордиерита по сравнению с исходным слоем снижается, при этом в основном образуются новые фазы в больших количествах: LiAlSiO₄, Li₄SiO₄, LiAlO₂, MgSiO₄. При дальнейшей диффузии Li₂O внутрь образование новых фаз заполняет поры, снижая пористость и формируя слой проникновения. Рентгенофазовый анализ (XRD) показывает ослабление интенсивности пиков новых фаз в этой зоне. На сканирующих электронных микрофотографиях (SEM) поперечного сечения чётко видна граница между слоем проникновения и исходным слоем материала. Из-за различий в коэффициентах теплового расширения различных фаз в реакционном слое и слое проникновения, в процессе циклического воздействия эти зоны подвергаются повторным термическим ударам. В сочетании с напряжениями, возникающими от усадки спекаемого катодного материала, это приводит к образованию трещин на границе между реакционным слоем и слоем проникновения, вызывая растрескивание, отслоение и отслаивание материала саггера.

2.Отслоение саггеров оказывает следующие негативные воздействия:

（1）Срок службы саггера: Саггеры с отслоением должны быть изъяты из эксплуатации, что приводит к их досрочному списанию, сокращению срока службы и увеличению затрат.

（2）Загрязнение инородными частицами: Отслоение саггеров приводит к попаданию большого количества осколков саггеров в катодный материал, вызывая превышение норм по содержанию немагнитных крупных частиц.

（3）Повышенное содержание остаточных щелочей: Содержание лития в осколках отслоившихся саггеров аномально высокое. Попадание этих осколков в катодный материал приводит к повышению уровня остаточных щелочей.

（4）Уменьшение размера зёрен: Часть лития из материала нижнего слоя переходит в саггер, что уменьшает количество лития, доступного для реакции с прекурсором. В результате размер зёрен в нижней части материала становится меньше.

3.Решения

На основе опытных данных известно, что процессы с высоким содержанием лития, высокой температурой и формированием монокристаллической морфологии ускоряют эрозию и отслоение саггеров. Однако стойкость к термическому удару и коррозионная стойкость часто не могут быть одновременно оптимальными.

（1）Улучшение характеристик саггеров: В зависимости от свойств катодного материала определить приоритет требований к термостойкости и коррозионной стойкости, направить поставщику запрос на оптимизацию состава.

（2）Списание саггеров: На основе стандартных образцов предельного состояния для списания саггеров, проводить онлайн-отбор отслоившихся саггеров или регулярное принудительное списание партии саггеров.