[发明专利]一种复合锰矿制备锰酸锂正极材料的方法

说明书

本发明公开了一种复合锰矿制备锰酸锂正极材料的方法，所述复合锰矿主要由硫化锰、氧化锰和碳酸锰组成，其中碳酸锰含量为70％~75％，硫化锰含量为5%~10%，氧化锰含量为2％~3％，所述方法的具体步骤包括：将复合锰矿和硫酸溶液置于反应器中进行自氧化还原浸出；将氧化剂加入反应器中进行氧化浸出，过滤，得到含有硫酸锰的浸出液和含单质硫的浸出渣；对浸出液进行除杂，干燥后得到混合物；将混合物置于马弗炉中预烧结，真空干燥小时得含二氧化锰的粉末；将粉末和锂源置于马弗炉中烧结，后随炉自然冷却至室温，获得锰酸锂正极材料。通过本发明提供的方法制备锂电池正极材料效率高、成本低，充放电性能好。

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种复合锰矿制备锰酸锂正极材料的方法。

背景技术

金属锰是制备锂电池正极材料不可缺少的金属元素。现有技术中，制备锂电池正极材料需要购置高纯度的原料，使得成本较高。

目前金属锰的生产方式采用电解法。电解金属锰是用锰矿石经酸浸出获得硫酸锰，再送电解槽电解析出的单质金属。现有硫酸锰溶液的生产方法是：用破碎机将锰矿石破碎、研磨成粉，再将硫铁矿粉与锰矿粉按照一定比例配制，再加水、加硫酸。经过加热反应、除铁、除重金属、中和、压滤.制得硫酸锰溶液。但是这种传统工艺存在锰回收率低的技术问题。

因此，有必要提供一种新型的锂电池正极材料的制备方法。

申请内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种复合锰矿制备锰酸锂正极材料的方法，以解决现有锂电池正极材料制备成本高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种复合锰矿制备锰酸锂正极材料的方法，所述复合锰矿主要由硫化锰、氧化锰和碳酸锰组成，其中碳酸锰含量为70％~75％，硫化锰含量为5%~10%，氧化锰含量为2％~3％，所述方法的具体步骤包括：

（1）将复合锰矿和硫酸溶液置于反应器中进行自氧化还原浸出，其中硫酸溶液的加入量与复合锰矿的重量比为2~10∶1，浸出温度为30℃~100℃，浸出时间为30min~120min；

（2）将氧化剂加入所述步骤（1）的反应器中进行氧化浸出，过滤，得到含有硫酸锰的浸出液和含单质硫的浸出渣；

（3）对所述步骤（2）中得到的浸出液进行除杂，干燥后得到混合物；

（4）将所述步骤（3）中的混合物置于马弗炉中200℃~300℃预烧结1~5小时，真空干燥得含二氧化锰的粉末；

（5）将所述步骤（4）得到的粉末和锂源置于马弗炉中650℃~850℃烧结10~24小时，后随炉自然冷却至室温，获得锰酸锂正极材料。

优选地，所述锂源为乙酸锂、碳酸锂和氢氧化锂中的一种或多种。

优选地，将所述步骤（3）具体为：

在所述步骤（2）中得到的浸出液中，加入双氧水除去溶液中的铁杂质，留滤液；在该滤液中加入硫化盐去除重金属离子，调节pH值为4.5~5.0，过滤、干燥后得到混合物。

优选地，所述步骤（4）具体包括：

将所述步骤（3）中的混合物置于马弗炉中200℃~300℃预烧结1~5小时，60℃~120℃真空干燥8~12小时得含二氧化锰的粉末。

优选地，还包括：

将所述步骤（2）中得到的浸出渣加入脱硫剂中得到脱硫渣和含有单质硫的溶剂，将含有单质硫的溶剂冷却，使其中的单质硫析出得到单质硫产品。

优选地，所述脱硫剂为煤油、四氯化碳或硫化铵，脱硫温度为120℃～200℃。

优选地，在所述步骤（1）之前还包括：