[发明专利]一种锂锰氧化物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂锰氧化物的制备方法，属于化合物制备技术领域。

背景技术

锂离子电池是二十一世纪的一种先进的绿色高能环保型二次电池，但目前广泛使用的钴酸锂正极材料因成本高及安全性能差等突出问题不能满足高速发展的IT行业及电动汽车行业对电池性能的要求。锂锰氧化物因资源丰富，价格便宜，安全环保性能良好，被公认为是最有潜力替代钴酸锂的正极材料之一。

传统固相反应法直接采用锂盐和锰盐混合煅烧制备锂锰化合物，但该法所得产物颗粒大且不均匀，化学计量比难控制，反应温度高、时间长、成本高，且易导致锂的损失。

发明内容

本发明目的是：提供一种锂锰氧化物的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种锂锰氧化物的制备方法，包括以下几个步骤：

(1)将水加热至60-80℃，加入硅酸锂，得到无色透明液体，用盐酸调节溶液PH为8-9，加入锰的氢氧化物，在快速搅拌的条件下，反应2-3h，得到混合浆料，将混合浆料静置6-8h，除去上层水分；

(2)将除去上层水分后的混合浆料在温度为300-400℃，富氧的条件下煅烧2-3h，得到化合物粗品，所述化合物粗品D50为10-15μm，其比表面积为0.05-0.15m²/g；

(3)将化合物粗品自然冷却后，置于球磨机中球磨，球、水和浆料的重量比为6-8∶3-4∶1，球磨2-3h得到浆料，静置6-8h，除去上层水分；

(4)将除去上层水分后的浆料在温度为500-600℃，富氧的条件下煅烧1-2h，急剧冷却到300-400℃，保持30-60min，自然冷却，最后将得到的煅烧物干法球磨得到锂锰氧化物；

其中，硅酸锂和锰的氢氧化物的重量比为1∶2。

所述锰的氢氧化物的化学式为Mn(OH)₃。

所述的一种锂锰氧化物的制备方法，硅酸锂水溶液中硅酸锂的重量百分比为10-14％。

所述的一种锂锰氧化物的制备方法，步骤(1)中搅拌速度为200-400转/分钟。

根据所述的一种锂锰氧化物的制备方法得到的层状锂锰氧化物，所述的锂锰氧化物的D50为2-5μm，其比表面积为0.3-0.5m²/g，振实密度为1.2-2.0g/cm³，层间距为20-25nm，其化学式为LiMnO₄。

本发明的优点是：

1.制备方法简单，通过硅酸锂和锰的氢氧化物先在弱碱性条件下混合，再经煅烧-球磨-煅烧的方法，未加入任何分散剂、添加剂，即可控制得到具有一定粒度和层间距的锂锰氧化物，既解决了单纯高温固相法所得产品粒度分布、层间距一致性差，又解决了电化学法所得产品活性不高的问题，制备过程无污染，降低了煅烧温度，能耗低，工作条件好。

2.制备所需的硅酸锂和锰的氢氧化物均来源广泛，在制备混合料浆的过程中，配合对于pH值的调节，可以控制产物的粒径、比表面积和振实密度。

3.制备出来的锂锰氧化物纯度高且均匀性好；制备出来的锂锰氧化物的D50为2-5μm，其比表面积为0.3-0.5m²/g，振实密度为1.2-2.0g/cm³，层间距为20-25nm，其化学式为LiMnO₄。经检测质量比能量为175-185Wh/Kg，常温循环时，10次衰减率为0.005-0.015％。

具体实施方式

实施例1

一种锂锰氧化物的制备方法，包括以下几个步骤：

(1)将水加热至80℃，加入硅酸锂，得到无色透明液体，用盐酸调节溶液PH为8-9，加入锰的氢氧化物，在快速搅拌的条件下，反应2h，得到混合浆料，将混合浆料静置8h，除去上层水分；

(2)将除去上层水分后的混合浆料在温度为400℃，富氧的条件下煅烧2h，得到化合物粗品，所述化合物粗品D50为10μm，其比表面积为0.05m²/g；；

(3)将化合物粗品自然冷却后，置于球磨机中球磨，球、水和浆料的重量比为6∶3∶1，球磨2h得到浆料，静置8h，除去上层水分；

(4)将除去上层水分后的浆料在温度为600℃，富氧的条件下煅烧1h，急剧冷却到400℃，保持30min，自然冷却，最后将得到的煅烧物干法球磨得到锂锰氧化物；

其中，硅酸锂和锰的氢氧化物的重量比为1∶2。