[发明专利]高振实密度碳酸锰的制备方法

说明书

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、均匀、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0.1M～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0.1M～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℃～100℃，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±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。

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℃，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℃烘8小时，过80目筛，得纯度为≧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℃，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℃烘7小时，过80目筛，得纯度为≧99％的高振实密度碳酸锰粉体。

实施例3：