[发明专利]一种生产锰酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源材料制备技术领域，具体涉及一种生产锰酸锂的方法。

背景技术

锰酸锂材料（LiMn₂O₄）作为锂离子电池的正极材料，被大量应用于通讯、电动工具、电动自行车及电动汽车动力电池等领域。对于锰酸锂材料的生产方法，目前行业内主流的合成方法为高温固相法，即选择锂、锰的氧化物或碳酸物等固态化合物，通过高温灼烧使其反应生成锰酸锂材料。

在采用电解二氧化锰（EMD）作为前驱体，配以锂元进行高温固相法生产锰酸锂材料的方法中，均要用到耐火材料（或不锈钢介质）作为承烧介质。如图1（a）所示，在现有的生产方法中，进料材料为固体粉末状材料2，所以需要耐火匣钵1进行承烧装载。这种生产方法中，由于耐火匣钵1的引入，待烧材料与空气的接触面积较小，使得烧结反应中吸氧和放氧等反应不容易进行。人们通常通过大量的鼓风排风，使窑腔中的空气流通，进而促进吸放氧等反应的发生。

由于耐火材料引入，使材料烧成过程中，与空气接触面及与耐材接触面的材料具有性能方面的差异，一定程度上破坏了材料的一致性。并且，由于承烧介质的存在，烧成加热的方式变得复杂，有一部分需要热传导，即先将承烧介质加热，再由承烧介质热传导给待烧材料，而承烧介质的导热性通常较差，这就造成了一定的能源浪费。由于强制鼓风排风，又使得窑炉的热损失增大，窑炉的保温功率增大，造成了大量能源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种生产锰酸锂的方法，以节约资源及材料成本，降低能耗，增加产能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种生产锰酸锂的方法，包括以下步骤：

（a）原料的混合：取电解二氧化锰和含锂化合物，采用干法混合，其中，所述电解二氧化锰与含锂化合物，以Mn:Li的摩尔比为2：1.08进行配比混料，获得充分混合均匀的原材料；

（b）预烧：将混合好的原材料加热至550～650℃，保温1～2小时；

（c）压块处理：向上述预烧后所得材料中加入胶粘剂，加入所述胶粘剂的量以质量百分比计为2%～5%，然后将混入胶粘剂的物料在辊压机上压成块，将料块根据承烧板尺寸切成需要的大小，得到块状进烧材料，待烧成；

（d）烧成：将上述料块堆叠在承烧板上，放进烧成窑烧结，烧结温度为750～850℃，保温3～5小时，然后自然降温，完成烧结过程；

（e）破碎：采用轧料机将料块压碎，即得成品。

优选地，在所述步骤（a）中，所述电解二氧化锰的平均粒径为6～15微米。

优选地，在所述步骤（a）中，所述含锂化合物为碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂中的任意一种。

优选地，在所述步骤（c）中，所述胶粘剂为易低温挥发的有机粘合剂。

优选地，在所述步骤（c）中，所述胶粘剂为聚乙烯醇的水溶液。

优选地，在所述步骤（c）中，所述胶粘剂的浓度以质量分数计为0.2%～0.5%。

优选地，在所述步骤（c）中，压成的料块的厚度为20～50mm，密度为2.2～3.5g/cm³。

优选地，在所述步骤（d）中，将料块堆叠在承烧板上，放进烧成窑烧结时，采用料条垫放或料块等距排放的方式。

优选地，在所述步骤（d）中，采用所述料条垫放方式时，在上下料块间设有垫放料条或料块，以在各料块之间留够足够的通气空间，所述垫放料条或料块尺寸为长和宽均为20cm的柱状条块。

其中，料条垫放方式是指将料块摞在一起，为了在各料块之间留够足够的通气空间，可在各料块中间垫放尺寸较小的料块或料条；料块等距排放方式是指将料块立起来，为了在各料块之间留够足够的通气空间，将各料块等距排放，各料块中间留有一定的空隙。

本发明所达到的有益效果是：

（1）本发明采用将粉末状材料压块后再进烧的工艺，在烧成过程中免除或减少了承烧耐材，使烧成过程中的加热的主要方式变为热辐射和热对流，使材料与空气的接触面增大，更易于烧成反应的发生，同时由于粉末状的原材料被压挤到一起，相互接触更紧密，使烧结反应中的传热过程变得易于发生，使材料烧成变得容易，可比粉末状原材料采用耐火材料承烧的方式缩短烧成时间，将常规的锰酸锂烧成的高温保温时间由原来的10小时以上缩至3～5小时。

（2）在配料时，锂元材料减少其常规配比的5%～10%，节约了资源及材料成本。