一种尖晶石锰酸锂正极材料及制备方法和应用与流程

本发明属于新能源正极材料，具体是一种尖晶石锰酸锂正极材料及制备方法和应用。

背景技术：

1、锂离子电池以其高电压、循环寿命长、安全性能好、成本低廉等优点在电脑、相机和移动电话等便携式电子设备上已经得到了广泛的应用。锰酸锂是有前景的锂离子正极材料之一，相比钴酸锂等传统正极材料，锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，是理想的电池正极材料。目前高能量密度是发展趋势，电池的能量密度在不断增加，终端用户对电池寿命和续航里程的要求也越来越高，因此电池的发展方向需要轻量化和高能量密度。锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂，其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产，如今市场产品均为此种结构。尖晶石锰酸锂的容量目前已经无法有大的提升，通过提高压实密度来提高尖晶石锰酸锂的能量密度成为了唯一的途径。

2、cn112510195a公开了一种掺铌的高压实高容量锰酸锂及其制备方法，通过掺杂过渡金属元素铌来提高了压实密度，但是这样提高了生产成本，影响了其市场竞争力。

3、cn115377372a公开了一种采用自制掺杂四氧化三锰制备包覆改性锰酸锂正极材料的方法，通过加入有机乳化分散剂(蔗糖+聚乙二醇或蔗糖+聚乙烯醇)减少材料颗粒的团聚和长大，制备了高压实锰酸锂正极材料。但该种方法由于分子聚合物的不稳定性和低耐热性并未实现工业化生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种尖晶石锰酸锂正极材料，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。

2、本发明第二方面提供了上述尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法。

3、本发明第三方面提供了上述尖晶石锰酸锂正极材料的应用。

4、具体如下，本发明第一方面公开了上述尖晶石锰酸锂正极材料，所述锰酸锂正极材料的粉末压实密度大于2.90g/ml；

5、所述锰酸锂正极材料的粒度为3μm～25μm；

6、所述锰酸锂正极材料的振实密度大于1.90g/ml。

7、根据本发明正极材料技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：

8、本发明通过对正极材料的粒度进行控制，从而使得正极材料的压实密度得到了明显的提升，使材料具有较高的能量密度；即本发明大大提升了锰酸锂正极材料的能量密度。

9、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的振实密度为1.91g/ml～2.1g/ml。

10、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的振实密度为2.0g/ml～2.1g/ml。

11、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的粉末压实为2.91g/ml～3.5g/ml。

12、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的粉末压实为3.1g/ml～3.5g/ml。

13、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的粉末压实为3.1g/ml～3.2g/ml。

14、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的d10为6.0μm～7.0μm。

15、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的d10为6.5μm～7.0μm。

16、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的d10为6.5μm～6.6μm。

17、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的d50为9.0μm～11.0μm。

18、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的d50为9.0μm～10.0μm。

19、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的d50为9.5μm～10.0μm。

20、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的d50为9.5μm～9.7μm。

21、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的d90为16.0μm～19.0μm。

22、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的d90为16.0μm～18.0μm。

23、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的d90为16.0μm～17.0μm。

24、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的d90为16.5μm～17.0μm。

25、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的粒度为3.5μm～24μm。

26、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的粒度为3.7μm～23μm。

27、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂正极材料的粒度为3.5μm～22μm。

28、本发明第二方面公开了上述尖晶石锰酸锂正极材料的方法，包括以下步骤：

29、将锰源和锂源混合后煅烧、破碎、机械磨；

30、所述煅烧的温度为600℃～1000℃；

31、所述锰源由四氧化三锰和二氧化锰组成。

32、根据本发明的一些实施方式，所述四氧化三锰和二氧化锰的摩尔比为0.8～9:1。

33、根据本发明的一些实施方式，所述锂源为碳酸锂。

34、根据本发明的一些实施方式，所述四氧化三锰和二氧化锰的摩尔比为0.8～8:1。

35、根据本发明的一些实施方式，所述四氧化三锰和二氧化锰的摩尔比为1～8:1。

36、根据本发明的一些实施方式，所述四氧化三锰和二氧化锰的摩尔比为2～8:1。

37、根据本发明的一些实施方式，所述四氧化三锰和二氧化锰的摩尔比为3～8:1。

38、根据本发明的一些实施方式，所述四氧化三锰和二氧化锰的摩尔比为4～8:1。

39、根据本发明的一些实施方式，所述四氧化三锰和二氧化锰的摩尔比为5～8:1。

40、根据本发明的一些实施方式，所述四氧化三锰和二氧化锰的摩尔比为5～6:1。

41、根据本发明的一些实施方式，所述四氧化三锰和二氧化锰的摩尔比为5～5.5:1。

42、根据本发明的一些实施方式，所述四氧化三锰的粒度为1μm～40μm。

43、根据本发明的一些实施方式，所述四氧化三锰的粒度为3μm～25μm。

44、根据本发明的一些实施方式，所述二氧化锰的粒度为1μm～100μm。

45、根据本发明的一些实施方式，所述二氧化锰的粒度为5μm～80μm。

46、根据本发明的一些实施方式，所述煅烧的温度为700℃～850℃。

47、根据本发明的一些实施方式，所述煅烧的时间为5h～30h。

48、根据本发明的一些实施方式，所述煅烧的时间为10h～20h。

49、根据本发明的一些实施方式，所述破碎后粒径≤150μm。

50、本发明的制备方法通过选取不同粒径的不同锰源材料、合理的原料搭配以及生产过程中对中间产品粒径的控制，最终获得的锰酸锂正极材料，由于其制备方法工艺简单，操作方便，效果明显，易于工业化生产，而且生产过程无污染，对环境友好，具有较好的应用前景。

51、本发明第三方面公开了上述一种尖晶石锰酸锂正极材料作为锂离子电池正极材料的应用。