[发明专利]一种三氧化二锰掺混二氧化锰生产锰酸锂的制备方法

说明书

本发明涉及化学电源领域，具体是一种三氧化二锰掺混二氧化锰生产锰酸锂的制备方法，包括以下步骤：备料：准备草酸晶体和成品二价锰溶液，并按所需配比配制草酸溶液；加料：在反应釜中加入少量去离子水，在搅拌情况下，加入草酸溶液与二价锰溶液；加氨水：待溶液呈弱酸性时，开始加入氨水，并控制氨水加入速度，使反应体系保持弱酸性；反应：待草酸溶液与二价锰溶液加入完毕，停止加入氨水，继续反应4‑20min。本发明通过化学沉淀法生成Mn₂O₃作为前驱体，掺入一定的MnO₂，然后与锂源、掺杂元素化合物混合、烧结得到成品。该锰酸锂材料具有空隙小、压实密度高、倍率性好、首放和循环性能高等优点。

技术领域

本发明涉及化学电源领域，具体是一种三氧化二锰掺混二氧化锰生产锰酸锂的制备方法。

背景技术

锰酸锂作为应用于锂离子电池的一种正极材料，近年来，因为其安全性、环境友好等性能，在电动电池得到了广泛的应用。

中国专利号CN200410009004.2本发明涉及一种球形锰酸锂及制备方法，其特征在于首先将硫酸锰或氯化锰或硝酸锰与高锰酸盐或过二硫酸盐在液相介质中反应并加入除杂添加剂，控制反应液的pH值、温度、进料速度、生成球形二氧化锰；再用球形二氧化锰与电池级氢氧化锂或硝酸锂或碳酸锂和锌或铝或锆在有机溶剂中混合均匀后干燥，然后将干燥物煅烧生成球形锰酸锂。

目前工业化生产的锰酸锂均为小尺寸的一次颗粒团聚而成的二次颗粒，一次小晶粒尺寸较小，晶体缺陷较多，Li⁺扩散和迁移时受到的阻碍较多，产品表现出压实密度不高，倍率性能和循环性能不佳等缺点，因此亟需研发一种三氧化二锰掺混二氧化锰生产锰酸锂的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三氧化二锰掺混二氧化锰生产锰酸锂的制备方法，以解决上述背景技术中提出的锰酸锂均为小尺寸的一次颗粒团聚而成的二次颗粒，一次小晶粒尺寸较小，晶体缺陷较多，产品表现出压实密度不高，倍率性能和循环性能不佳问题。

本发明的技术方案是：一种三氧化二锰掺混二氧化锰生产锰酸锂的制备方法，包括以下步骤：

S1.备料：准备草酸晶体和成品二价锰溶液，并按所需配比配制草酸溶液；

S2.加料：在反应釜中加入少量去离子水，在搅拌情况下，加入草酸溶液与二价锰溶液；

S3.加氨水：待溶液呈弱酸性时，开始加入氨水，并控制氨水加入速度，使反应体系保持弱酸性；

S4.反应：待草酸溶液与二价锰溶液加入完毕，停止加入氨水，继续反应4-20min；

S5.冷却：将S4中的反应釜中的混合物通入冷却器进行保温20-40min后，向冷却器内部通入冷水对混合物进行冷却；

S6.分离：采用滤网对S5中冷却后的混合物进行过滤，并分离出沉淀物；

S7.干燥：将得到的沉淀物用纯水漂洗5-10次，然后使用烘干机进行干燥；

S8.烧结：将干燥得到的沉淀物在放入烧结机进行烧结，得到Mn₂O₃前驱体；

S9.混合烧结：将所得到的Mn₂O₃前驱体与一定比例的MnO₂、锂源、掺杂元素M的化合物按一定比例进行混合，并放入烧结机进行烧结，既得到成品。

进一步地，在所述S9中，成品分子式为Li_aMn_2-bM_bO₄，1≤a≤1.2，0b≤0.2，其中掺杂元素M为Al、Ti、Zr、Si、Zn、Mg、Ga、B、Cr、Co、Y中的一种或几种。

进一步地，在所述S2中，反应釜搅拌的转速为50-150r，所述反应釜内部的温度为25-50℃，在所述S5中，通入所述冷却器中的冷水的温度为0-4℃。