一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法与流程

本发明涉及锂电池，具体涉及一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法。

背景技术：

1、目前国内外的锰酸锂生产工艺主要以固相混合高温合成法为主，所采用的锰源基本为电解mno2，锂源有li2co3、lioh·h2o和lino3等。传统的固相混合过程中，由于原料的粒度不同、硬质不同、比重不同等因素，会导致原料在混合的时候出现混合不够均匀的现象，进而影响制备的锰酸锂的质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，以解决现有技术中混合不均匀的问题。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

2、本发明提供了一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，包括以下具体步骤：

3、步骤一：将limno4、二氧化锰、纳米五氧化二铌、纳米氧化铝、lioh粉末、三氧化二硼在常温下混合均匀，研磨，得到混合料；

4、步骤二：粉末混合：将步骤一的混合料、聚乙烯醇搅拌混合；

5、步骤三、配置酸性溶液：将h20加热，同时加入配置的无水乙醇和浓盐酸的混合物，搅拌制成酸性溶液；

6、步骤四：取出部分酸性溶液，加入到步骤二中粉末混合，得到悬浮液；

7、步骤五：再将剩余的酸性溶液加入到步骤四中的悬浮液内，在密封环境中加热进行反应，反应完成后冷却反应物得到乳化胶包覆的晶体；

8、步骤六：对步骤五中的晶体进行烧结、筛分；

9、步骤七：对筛分后的物料进行除铁，得到产品。

10、进一步地，述步骤一中采用行星式球磨机进行研磨，研磨时间为30-60min；将研磨的粉末冷却至室温再与聚乙烯醇混合。

11、进一步地，所述步骤三中无水乙醇和浓盐酸之间的重量份比例为(1～2):(98～99)；所述浓盐酸的质量分数为35～37％；所述步骤三中的酸性溶液ph值为3到5。

12、进一步地，所述步骤四中加入的酸性溶液和步骤四中加入的酸性溶液比例为1:1。

13、进一步地，所述步骤五中的反应条件为：反应温度120-300℃、反应压力0.5-0.9mpa，反应时间1-48h。

14、进一步地，所述步骤六中的烧结、筛分方法为：首先进行一次烧结，对烧结后的产物降温并进行破碎筛分；然后取出筛下物，进行二次烧结，对二次烧结后的物料降温并进行破碎筛分，得到筛下物。

15、进一步地，所述一次烧结以1～3℃/min的升温速率升温至680～850℃，并保温8～24h，然后按照1～3℃/min的降温速率降至80～250℃，再自然冷却；一次烧结后的物料采用双层100～200目的筛网；所述二次烧结以1～3℃/min的升温速率升温至680～900℃，并保温8～24h，然后按照1～3℃/min的降温速率降至80～250℃，再自然冷却；二次烧结后的物料采用双层100～200目的筛网。

16、进一步地，所述步骤一中的lioh粉末与mno2之间的摩尔比为(0.7:2)～

17、(1.2:2)；步骤二中的聚乙烯醇与步骤一种的lioh粉末之间的质量比为1:(4～6)。

18、进一步地，所述二次烧结时，通入氧气作为助燃剂。

19、进一步地，所述步骤四中的酸性溶液与粉末混合时，该酸性溶液的温度为45℃～60℃；所述步骤五中的酸性溶液与悬浮液混合时，该酸性溶液的温度为60℃～80℃。

20、本发明的有益效果：

21、(1)、本发明制备锰酸锂的方法先在球磨机下得到锂源混合料，再将混合料与pva包覆为晶核，先通过粉末进行混合，避免了在溶液中混合时，pva粘结剂的粘结力以及水的阻力对混合造成影响，再通过对酸性溶液进行ph值调节，调节后的ph值范围为6-8，材料是强碱性，跟酸性溶液搅拌中和可以防止后面材料吸水，而且前面调节了ph值，后面不用对材料进行再次清洗，省略了一个步骤。且利用酸性溶液进行乳化包覆，减少后续搅拌烧结由于强碱性带来的不良反应，对该过程在一个恒定的温度下进行搅拌，克服了固相混料混合不均匀的现象，改善了原料混合的均匀度，从而可以提高锰酸锂产品的质量。

22、(2)、采用本方法制备的锰酸锂，克容量达到了128mah/g以上，比普通固相混合高温合成法获得的锰酸锂克容量更高。

技术特征：

1.一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.如权利要求1所述的一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，其特征在于，所述步骤一中采用行星式球磨机进行研磨，研磨时间为30-60min；将研磨的粉末冷却至室温再与聚乙烯醇混合。

3.如权利要求1所述的一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，其特征在于，所述步骤三中无水乙醇和浓盐酸之间的重量份比例为(1～2):

4.如权利要求1所述的一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，其特征在于，所述步骤四中加入的酸性溶液和步骤四中加入的酸性溶液比例为1:1。

5.如权利要求1所述的一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，其特征在于，所述步骤五中的反应条件为：反应温度120-300℃、反应压力0.5-0.9mpa，反应时间1-48h。

6.如权利要求1所述的一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，其特征在于，所述步骤六中的烧结、筛分方法为：首先进行一次烧结，对烧结后的产物降温并进行破碎筛分；然后取出筛下物，进行二次烧结，对二次烧结后的物料降温并进行破碎筛分，得到筛下物。

7.如权利要求6所述的一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，其特征在于，所述一次烧结以1～3℃/min的升温速率升温至680～850℃，并保温8～24h，然后按照1～3℃/min的降温速率降至80～250℃，再自然冷却；一次烧结后的物料采用双层100～200目的筛网；所述二次烧结以1～3℃/min的升温速率升温至680～900℃，并保温8～24h，然后按照1～3℃/min的降温速率降至80～250℃，再自然冷却；二次烧结后的物料采用双层100～200目的筛网。

8.如权利要求1所述的一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，其特征在于，所述步骤一中的lioh粉末与mno2之间的摩尔比为(0.7:2)～(1.2:2)；步骤二中的聚乙烯醇与步骤一种的lioh粉末之间的质量比为1:(4～6)。

9.如权利要求6所述的一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，其特征在于，所述二次烧结时，通入氧气作为助燃剂。

10.如权利要求1所述的一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，其特征在于，所述步骤四中的酸性溶液与粉末混合时，该酸性溶液的温度为45℃～60℃；所述步骤五中的酸性溶液与悬浮液混合时，该酸性溶液的温度为60℃～80℃。

技术总结
本发明公开了一种干法混料生产锂电池正极材料锰酸锂的方法，包括以下具体步骤：步骤一：将LiMnO4、二氧化锰、纳米五氧化二铌、纳米氧化铝、LiOH粉末、三氧化二硼在常温下混合均匀，研磨，得到混合料；步骤二：粉末混合：将步骤一的混合料、聚乙烯醇搅拌混合；步骤三、配置酸性溶液：将H<subgt;2</subgt;0加热，同时加入配置的无水乙醇和浓盐酸的混合物，搅拌制成酸性溶液；步骤四：取出部分酸性溶液，加入到步骤二中粉末混合，得到悬浮液；步骤五：再将剩余的酸性溶液加入到步骤四中的悬浮液内，在密封环境中加热进行反应，反应完成后冷却反应物得到乳化胶包覆的晶体；步骤六：对步骤五中的晶体进行烧结、筛分；步骤七：对筛分后的物料进行除铁，得到产品。

技术研发人员：武立志,闫文龙,刘玉梅,王长壮
受保护的技术使用者：白银大象能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15