一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法与流程

本发明涉及电池技术领域，具体为一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法。

背景技术：

在目前的动力锂离子电池正极材料中，锰酸锂尖晶石正极材料，其化学式为limn2o4，具有放电平台高、倍率性能好、安全性能高、成本低和环境友好等优点，成为近几年来全球市场动力锂离子电池应用领域增量极大的正极材料，但目前市场上很难找到合适的高纯度的锰前驱体，为此，我们提供一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法。

技术实现要素：

解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法。

技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法，所述锰前驱体的具体制备步骤如下：

s1将金属锰原料球磨1-4小时活化后备用，锰粉粒度d50控制在30-150微米；

s2反应温度控制在40-80℃，锰原料进料速度控制在100-200kg/h，加入a试剂10-15kg、b试剂1-5l、c试剂100-500ml、d试剂100-800ml、e试剂按y/mn的摩尔比0.005～0.02加入y的硫酸盐或者氧化物，其中y为mg、al、ti、zr、nb、co元素中的至少一种，通入空气后，再进行氧化沉淀反应，按20-220m³/h来进行调整，控制ph值来实现前驱体粒度的调控，ph控制范围在6.0-11.0之间，达到目标粒度时停止给料，待温度降至40℃以下时停止反应；

s3锰前驱体经合成后，经水洗去除相应杂质，进行压滤或离心除水、再进入干燥设备120-130℃干燥1-3小时，依次再经过批次混合、过筛、除铁后，包装成产品。

有益效果

本发明提供了一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法，具备以下有益效果：

本发明的制备步骤简单明了，可以实现锰前驱体的高效制备，所制备的锰前驱体较传统工艺合成的产品纯度高，粒度分布可控，在后续烧结过程中易于煅烧并性能优异，在提高电池容量的基础上，可以提高材料的倍率性能和安全性能。

附图说明

图1为本发明实施例1制取的锰前驱体电镜图；

图2为本发明图1的局部放大示意图；

图3为本发明实施例2制取的锰前驱体电镜图；

图4为本发明图3的局部放大示意图。

具体实施方式

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

进一步说明本发明提供的一种技术方案：

实施例1

s1将金属锰片球磨活化2小时后制成锰浆备用，锰粉粒度d50控制在30-150微米范围内；

s2反应温度控制在60℃，合成方式为批次式，锰源进料速度控制在100kg/h，加入a试剂10kg、b试剂1l、c试剂150ml、d试剂150ml、e试剂为金属摩尔比0.005的硫酸盐，通入空气或者氧气进行氧化沉淀反应，空气或者氧气60m³/h，控制ph值来实现前驱体粒度的调控，ph控制范围在7-8之间，达到6微米时停止给料，待温度降至40℃以下即可停止反应；

s3锰前驱体经合成后，经压滤或离心水洗去除相应杂质后，进行干燥过筛除铁。

实施例2

s1将锰片球磨活化1小时后，制成锰浆备用，锰粉粒度控制在60-150微米；

s2反应温度控制在65℃，合成方式为批次式，锰源进料速度控制在150kg/h以上，加入a试剂15kg、b试剂1.5l、c试剂150ml、d试剂150ml，e试剂为金属摩尔比为0.01的硫酸盐，通入空气进行氧化沉淀反应，空气量为80m³/h，ph控制范围在10-11之间，当产品达到10微米时停止给料，待温度降至40℃以下即可停止反应；

s3锰前驱体经合成后，经压滤或离心水洗去除相应杂质后，进行干燥过筛除铁。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述锰前驱体的具体制备步骤如下：

s1将金属锰球磨活化成锰粉后备用；

s2锰粉分多批次加入反应釜中，同时按比例加入催化剂a、b、c、d、e五种试剂，再通入空气进行反应，控制反应过程的ph值，对前驱体粒度进行调控，当达到目标粒度，即可停止进料，待温度降至40℃以下时停止反应；

s3锰前驱体经合成后，经水洗、压滤、离心、干燥、批次混合、过筛、除铁后，即可包装成产品。

2.根据权利要求1所述的一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法，其特征在于，步骤s1中的锰粉粒度d50控制在30-150微米。

3.根据权利要求1所述的一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法，其特征在于，步骤s2中的反应温度控制在40-80℃。

4.根据权利要求1所述的一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法，其特征在于，步骤s2中a试剂为硫酸铵、氯化铵和铵盐中的一种或者几种混合体，b试剂为氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液和碱性调节剂中的一种，c试剂为过氧化氢和高锰酸钾中的一种，d试剂为乙醇、丙酮和烃类有机化合物中的一种，e试剂为mg、al、ti、zr、nb和co元素中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法，其特征在于，步骤s2中通入空气在20-220m³/h区间范围内进行调节。

6.根据权利要求1所述的一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法，其特征在于，步骤s2中调节ph值为6.0-11.0之间。

技术总结
本发明涉及电池技术领域，且公开了一种锰酸锂离子电池正极材料锰前驱体的制备方法，所述锰前驱体的具体制备步骤如下：S1将金属锰球磨活化成锰粉后备用；S2锰粉分多批次加入反应釜中，同时按比例加入催化剂A、B、C、D、E五种试剂，再通入空气进行反应，控制反应过程的PH值，对前驱体粒度进行调控，当达到目标粒度，即可停止进料，待温度降至40℃以下时停止反应；S3锰前驱体经合成后，经水洗、压滤、离心、干燥、批次混合、过筛、除铁后，即可包装成产品。本发明所制备的锰前驱体较传统工艺合成的产品纯度高，粒度分布可控，在后续烧结过程中易于煅烧并性能优异，在提高电池容量的基础上，可以提高材料的倍率性能和安全性能。

技术研发人员：刘奇;周伏云
受保护的技术使用者：湖南双富新材料科技有限公司
技术研发日：2020.07.31
技术公布日：2020.11.27