专利名称：高振实密度碳酸锰的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高振实密度碳酸锰的制备方法，主要用于制备电池级二氧化锰、 锂离子电池正极材料锰酸锂及其衍生产品，属锂电材料行业。
背景技术：
目前，锂离子电池的正极材料应用最为普遍的是钴酸锂，但钴材料价格昂贵，资源 匮乏，而且钴有毒，对环境污染大。开发高性能、低成本的锂离子电池正极材料是此领域迅 速发展的根本出发点。在现有的正极材料中，锰酸锂因其价格低廉、对环境无污染、安全性 能好、高能量密度等优点而成为当今锂离子电池正极材料研究的热点之一。该材料在循环 充放电时有容量衰减快的缺点，对此，人们从优化合成工艺、掺杂不同的元素和表面修饰等 方面，致力于改善其循环稳定性的研究。粉体的形貌对材料的性能有重要的影响。现今，普通的高温固相合成的材料颗粒 大小不一，微观结构组成差异较大，材料组成不一致，带来了材料的结构缺陷，严重影响了 材料结构的稳定性极其电化学性能。规则的球形粒子堆积填充时，粒子间接触面小，没有 团聚和粒子架桥现象，粒子间的空隙较少，粉体堆积密度较高。因此，通过正极材料粉体颗 粒的球形化是提高材料堆积密度和体积比容量的有效途径。不仅如此，相对于无规则的颗 粒，规则的球形颗粒表面比较容易包覆完整、均勻、牢固的修饰层，因此球形材料更有希望 通过表面修饰进一步改善综合性能，而且，球形产品还具有优异的流动性、分散性和可加工 性能，十分有利于制作电极材料浆料和电极片的涂覆，提高电极片质量。据此我们预计，球 形化是锂离子电池正极材料的重要发展方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种高振实密度碳酸锰的制备方法，使制备出来的碳酸锰 呈球形颗粒，流动性好，振实密度高，能有效的增长材料体积容量，改善材料的电池加工性 能，提高锂离子电池电化学性能。本发明的技术解决方案是该制备方法包括以下步骤
①用去离子水将工业级的锰盐和添加剂配成A溶液，A溶液中锰盐浓度为0.IM 11M、 添加剂浓度为0. 05M 6M ；
②用去离子水将工业级的沉淀剂和络合剂配成B溶液，B溶液中沉淀剂浓度为0.IM 11M、络合剂浓度为0. 05M 6M ；
③打开反应容器的搅拌，投入容器1/3容积的去离子水作为底水，底水加热到20°C 100°C，在强烈搅拌下，A溶液与B溶液按体积比1:1 1:11加入反应容器中，通过进料速 度控制PH值4 13进行复分解反应；
④反应生成的沉淀溢流进入洗涤设备，将沉淀洗涤至杂质含量合格，洗涤水PH在 7士0. 5，过滤，滤饼在40 250°C的烘箱中烘2 8小时，得高振实密度碳酸锰粉体。其中，所述锰盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种。
其中，所述添加剂为酒石酸氢钾、酒石酸钾钠的一种。其中，所述沉淀剂为碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种。其中，所述络合剂为氨水、柠檬酸铵、乙二胺四乙酸二钠中的一种。本发明合成工艺简单，生产成本低，有效的控制颗粒的粒度、密度，使形状为球形 颗粒，易于实现工业化，制备的碳酸锰可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能 的要求。具体的实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解 为是对技术解决方案的限制。实施例1
用去离子水将硝酸锰配成0. 1M、酒石酸氢钾配成0. 05M的A溶液，用去离子水将碳酸氢 钠配成0. 1M、氨水配成0. 05M的B溶液，打开反应容器的搅拌，投入容器1/3容积的去离子 水，将底水加热到20°C，A溶液以100L/h的流速加入到反应容器中，B溶液以100L/h的流 速加入到反应容器中，通过调节进料速度控制PH值为4，反应生成的沉淀溢流到洗涤过滤 设备，将沉淀洗涤至杂质含量合格，洗涤水PH在6. 5，过滤，滤饼在40°C烘8小时，过80目 筛，得纯度为3 99%的高振实密度碳酸锰粉体。实施例2:
用去离子水将硝酸锰配成2. 8M、酒石酸钾钠配成1. 5M的A溶液，用去离子水将碳酸钾 配成2. 8M、氨水配成1. 5M的B溶液，打开反应容器的搅拌，投入容器1/3容积的去离子水， 将底水加热到40°C，A溶液以100L/h的流速加入到反应容器中，B溶液以350L/h的流速加 入到反应容器中，通过调节进料速度控制PH值为6，反应生成的沉淀溢流到洗涤过滤设备， 将沉淀洗涤至杂质含量合格，洗涤水PH在7，过滤，滤饼在100°C烘7小时，过80目筛，得纯 度为圣99%的高振实密度碳酸锰粉体。实施例3:
用去离子水将氯化锰配成5. 5M、酒石酸钾钠配成3M的A溶液，用去离子水将碳酸氢铵 配成5. 5M、柠檬酸铵配成3M的B溶液，打开反应容器的搅拌，投入容器1/3容积的去离子 水，将底水加热到60°C，A溶液以100L/h的流速加入到反应容器中，B溶液以600L/h的流 速加入到反应容器中，通过调节进料速度控制PH值为8. 0，反应生成的沉淀溢流到洗涤过 滤设备，将沉淀洗涤至杂质含量合格，洗涤水PH在7. 5，过滤，滤饼在160°C烘6小时，过80 目筛，得纯度为3 99%的高振实密度碳酸锰粉体。实施例4:
用去离子水将硫酸锰配成8. 0M、酒石酸氢钾配成4. 5M的A溶液，用去离子水将碳酸氢 铵配成8. 0M、乙二胺四乙酸二钠配成4. 5M的B溶液，打开反应容器的搅拌，投入容器1/3容 积的去离子水，将底水加热到80°C，A溶液以100L/h的速度速加入到反应容器中，B溶液以 850L/h的速度加入到反应容器中，通过调节进料速度控制PH值为10，反应生成的沉淀溢流 到洗涤过滤设备，将沉淀洗涤至杂质含量合格，洗涤水PH在6. 5，过滤，滤饼在200°C烘4小 时，过80目筛，得纯度为3 99%的高振实密度碳酸锰粉体。实施例5:
用去离子水将硫酸锰配成11. 0M、酒石酸钾钠配成6. OM的A溶液，用去离子水将碳酸氢铵配成11. 0M、柠檬酸铵配成6. OM的B溶液，打开反应容器的搅拌，投入容器1/3容积 的去离子水，将底水加热到100°C，A溶液以100L/h的速度速加入到反应容器中，B溶液以 1100L/h的速度加入到反应容器中，通过调节进料速度控制PH值为13，反应生成的沉淀溢 流到洗涤过滤设备，将沉淀洗涤至杂质含量合格，洗涤水PH在7，过滤，滤饼在250°C烘2小 时，过80目筛，得纯度为3 99%的高振实密度碳酸锰粉体。 实施例1-5获得的高振实密度碳酸锰颗粒为类球形结晶，平均粒径1 35μπι，松 装密度1. 5 1. 9g/cm3，振实密度达到2. lg/cm3以上，锰含量尝47%。
权利要求
1.高振实密度碳酸锰的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤①用去离子水将工业级的锰盐和添加剂配成A溶液，A溶液中锰盐浓度为0.IM 11M、 添加剂浓度为0. 05M 6M ；②用去离子水将工业级的沉淀剂和络合剂配成B溶液，B溶液中沉淀剂浓度为0.IM 11M、络合剂浓度为0. 05M 6M ；③打开反应容器的搅拌，投入容器1/3容积的去离子水作为底水，底水加热到20°C 100°C，在强烈搅拌下，A溶液与B溶液按体积比1:1 1:11加入反应容器中，通过进料速 度控制PH值4 13进行复分解反应；④反应生成的沉淀溢流进入洗涤设备，将沉淀洗涤至杂质含量合格，洗涤水PH在 7士0. 5，过滤，滤饼在40 250°C的烘箱中烘2 8小时，得高振实密度碳酸锰粉体。
2.根据权利要求1所述的高振实密度碳酸锰的制备方法，其特征在于所述锰盐为氯 化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种。
3.根据权利要求1所述的高振实密度碳酸锰的制备方法，其特征在于所述添加剂为 酒石酸氢钾、酒石酸钾钠的一种。
4.根据权利要求1所述的高振实密度碳酸锰的制备方法，其特征在于所述沉淀剂为 碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种。
5.根据权利要求1所述的高振实密度碳酸锰的制备方法，其特征在于所述络合剂为 氨水、柠檬酸铵、乙二胺四乙酸二钠中的一种。
全文摘要
本发明公开了高振实密度碳酸锰的制备方法，包括以下步骤用去离子水将工业级的锰盐和添加剂配成A溶液，A溶液中锰盐浓度为0.1M～11M、添加剂浓度为0.05M～6M；用去离子水将工业级的沉淀剂和络合剂配成B溶液，B溶液中沉淀剂浓度为0.1M～11M、络合剂浓度为0.05M～6M；反应容器中投入容器1/3容积的去离子水，A溶液与B溶液按体积比1:1～1:11加入反应器中，pH值4～13进行复分解反应；反应生成的沉淀溢流进入洗涤设备，沉淀洗涤至洗涤水pH在7±0.5，过滤，滤饼在40～250℃的烘箱中烘2～8小时，得高振实密度碳酸锰粉体。本发明制备出来的碳酸锰呈球形颗粒，流动性好，振实密度高，能有效的增长材料体积容量，改善材料的电池加工性能，提高锂离子电池电化学性能。
文档编号H01M4/1391GK102120618SQ20111002753
公开日2011年7月13日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者伍儒锋, 喻国强, 左小虎, 昌旭初 申请人:江苏方舟新能源股份有限公司