一种锰酸锂粉尘再利用的方法与流程

本发明属于新能源材料制备技术领域，尤其涉及一种锰酸锂粉尘再利用的方法。

背景技术：

在锂离子电池用正极材料锰锂的生产过程中，由于高温烧成反应后需要对材料颗粒进行加工，方可达到使用需求，因此普遍采用气流粉碎或机械式粉碎，这一过程中均产生较多的锰酸锂粉尘，由于颗粒较小，且多数为表面或结构受损的颗粒，故在锂电池的充放电过程中容易和电解液反应，对电池性能造成不良影响，因此多被舍弃不用。即使放低性能要求，利用在要求较低的领域，由于这些产品的粒径较小，使得调浆涂布的工艺较难进行，故而没有实际的市场。此类问题存在，不仅使材料综合利用率下降，而且提高了生产成本、库存和处理成本。

为提高锰酸锂粉尘的利用率，通常会对这些粉尘颗粒进行再次烧结，通过添加烧结助剂，使之成长为晶团，以达到颗粒长大，满足颗粒度的指标。但处理时，仍存在诸多问题：(1)成长粒度不易控制，且振实密度过低，加工性能较差；(2)高温反应使材料分子结构产生“氧缺位”，使电化学性能恶化；(3)通过处理的材料，只能做为低端数码类产品使用，附加价值较低。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种锰酸锂粉尘再利用的方法，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种锰酸锂粉尘再利用的方法，能够使得高温反应时锰酸锂材料的氧缺位产生得到有效抑制，提高电化学性能；并且能控制晶粒长大的程度，提高处理后产品的振实密度，改善其加工性能。

本发明提出的一种锰酸锂粉尘再利用的方法，包括以下步骤：

S1.在去离子水中，加入质量比为250：1：25的锰酸锂粉尘、助烧剂、氧气气氛改善剂，充分分散均匀，去离子水与锰酸锂粉尘的质量比为1：2，助烧剂为硼酸，氧气气氛改善剂由碳酸锂与电解二氧化锰混合得到；

S2.在步骤S1中得到的分散液中，加入固含量为10％的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，聚乙烯醇溶液与锰酸锂粉尘的质量比为1：10。

S3.将步骤S2得到的混合液体在喷雾干燥装置中进行喷雾干燥，造成平均颗粒在100～200μm的颗粒；

S4.将步骤S3中得到的颗粒加入煅烧设备，煅烧温度为750℃～850℃，煅烧时间为6h，得到产品。

进一步的，步骤S1中，碳酸锂和电解二氧化锰的质量比为1.1：4，其高温下的化学反应方程式为：Li₂CO₃+4MnO₂---2LiMn₂O₄+CO₂↑+0.5O₂↑。

进一步的，锰酸锂粉尘的粒径为0.1～10μm。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明通过在锰酸锂粉尘中添加氧气气氛改善剂，使得高温反应时锰酸锂材料的氧缺位产生得到有效抑制，并修复部分结构缺陷，使电化学性能得到改善和提高；通过造粒工艺，使得晶粒长大的程度可控，晶团或二次晶粒形貌趋向球形，大幅提高处理后产品的振实密度，改善其加工性能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明实施例1中锰酸锂粉尘和处理后的产品、实施例2中处理后的产品的粒度分布对比图；

图2是本发明实施例1中锰酸锂粉尘的扫描电镜图；

图3是本发明实施例1中产品的扫描电镜图；

图4是本发明实施例2中产品的扫描电镜图；

图5是本发明实施例1中锰酸锂粉尘和处理后的产品、实施例2中处理后的产品的循环寿命测试数据对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

取锰酸锂粉尘100g加入0.4g硼酸，并加入质量比为1.1：4的碳酸锂与电解二氧化锰混合制得的氧气气氛改善剂10g，在有去离子水50g的条件下，充分分散均匀，加入固含量为10％的PVA(聚乙烯醇)溶液10g，搅拌均匀。

将上述混合溶液在喷雾干燥装置中进行喷雾干燥，造成平均颗粒在100～200μm的颗粒。将上述颗粒加入煅烧设备，煅烧温度750℃，煅烧时间为6小时，得到产品。

碳酸锂与电解二氧化锰在高温下的化学反应方程式为：Li₂CO₃+4MnO₂---2LiMn₂O₄+CO₂↑+0.5O₂↑。其中CO₂在高温过程前段放出，O₂在高温过程后段放出，可改善烧结过程氧气氛，避免产生氧缺位。

本实施例中的锰酸锂粉尘、处理后产品的相关表征数据图见图1、2、3、5。

实施例2

在不加入氧气气氛改善剂的情况下，其余步骤与实施例相同，得到的产品的相关表征数据图见图1、4、5。

综上所述，从图5的循环寿命测试数据对比图可以看出，本发明通过在锰酸锂粉尘中添加氧气气氛改善剂，使得高温反应时锰酸锂材料的氧缺位产生得到有效抑制，并修复部分结构缺陷，使电化学性能得到改善和提高；通过造粒工艺，使得晶粒长大的程度可控，晶团或二次晶粒形貌趋向球形，大幅提高处理后产品的振实密度，改善其加工性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。