[发明专利]一种锰酸锂电池材料的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及锰酸锂正极材料的制备，具体说是一种锰酸锂电池材料的制备工艺。

背景技术

锰酸锂以其锰资源丰富、成本低、安全性好、无环境污染、易制备等优点成为动力锂离子电池正极材料的首选，但阻碍动力电池型锰酸锂产业化能力形成的主要原因是其性能不够稳定，即其在充放电循环过程中，容量衰减较快，高温下尤其明显。影响其循环性能的因素主要在于：1、相结构的纯度及稳定性、微观形貌不规则；2、材料本身的Jahn-Teller效应；3、锰酸锂材料中锰的溶解等。而当前抑制Jahn-Teller形变的主要措施是体相掺杂，当金属阳离子取代三价锰离子后，晶格常数减小，晶胞收缩，尖晶石结构的稳定性增强并使锰的平均氧化态在3.55以上，从而达到抑制Jahn-Teller形变的目的。

目前，合成锰酸锂的主要方法可分为固相法和液相法两种。液相法如溶胶凝胶法，该方法广泛用于纳米陶瓷粉、薄膜和纤维涂层的制备。由于该方法可以实现反应物的原子级均匀混合，且合成温度低，因而制备产物的粒径多为纳米级，且均一性好、比表面积大、形态和组成易于控制。现有的溶胶凝胶法原理是多种金属阳离子能与有机酸形成螯合物，该螯合物可与多羟基酸聚合，从而形成阳离子均匀分布的固体聚合物前躯体，在真空条件下对前躯体进行热处理即可得到最终产物；但该方法制备时间长，工艺复杂，真空热处理过程难以控制，成本较高。

通常，动力锂离子电池组的输出电压在300—400V之间，需要大量单电池进行串联，串联电池的数目取决于单电池工作电压，单电池电压越高，串联单电池数量越少，相关控制电路越简单，整体电池组的可靠性和安全性越高，而锂离子电池的工作电压取决于正极材料的电压。因而尖晶石型锰酸锂正极材料的掺杂改性，对制备高电位的正极材料具有重要意义。本现有的制备工艺复杂、成本高、自动化程度较低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种可提高生产效率的锰酸锂电池材料的制备工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种锰酸锂电池材料的制备工艺，其采用下列步骤：

（1）配制醋酸锂、醋酸铬、醋酸镍、醋酸锰的混合溶液，向该混合溶液中加入间苯二酚，并搅拌，待间苯二酚完全溶解后加入甲醛溶液；

（2）再将上述溶液置于焙烧室上端的容器中，通过焙烧室的热量对溶液加热反应形成凝胶；

（3）然后打开容器底部的密封板，使凝胶流入焙烧室一侧的容纳室内，再通过焙烧室另一侧的供热室向容纳室供热，并对上述凝胶进行干燥和烧结；

（4）烧结完成后，将容纳室内的底板打开，使烧结后的产物直接流入气流研磨机；

（5）在上述气流研磨机的气流压力作用下将研磨完成后的粉体输送至容纳室再次焙烧；

（6）将再次焙烧后的产物进行研磨，得到锰酸锂电池材料。

作为优选，所述醋酸锂：醋酸铬：醋酸镍：醋酸锰：间苯二酚：甲醛的摩尔比为1：0.2:0.4：1.4：（3--7）：（7-8）。

作为优选，对溶液加热温度为50—70℃，反应时间为10--14h。

作为优选，所述焙烧室由导热板分隔成左右两个空间，其中一个空间为所述供热室，另一个空间为所述容纳室。

作为优选，所述导热板采用形成两个折弯的上、中、下三段折板构成，其中上折板和下折板均向容纳室侧倾斜，中折板向供热室侧倾斜。

作为优选，所述容器设置在所述容纳室上侧。

作为优选，所述底板与容纳室壁活动连接。

从以上技术方案可知，本发明以醋酸锂、醋酸铬、醋酸锰、醋酸镍、间苯二酚、甲醛为原料制备改性锰酸锂，其间采用烧结可提高产物的相纯度，提高材料的结晶性能、放电比容量和能量密度；并通过合理的原料配比，提高了材料的电化学性能；同时采用容器、焙烧室实现凝胶的制备、烧结一体的自动化生产，大大提高了生产效率。

具体实施方式

下面详细介绍本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

一种锰酸锂电池材料的制备工艺，其采用下列步骤：

首先，配制醋酸锂、醋酸铬、醋酸镍、醋酸锰混合溶液，向该混合溶液中加入间苯二酚，并搅拌，待间苯二酚完全溶解后加入甲醛溶液；由于原料的配对对材料的结构和电性能有较大的影响，本发明采用醋酸锂：醋酸铬：醋酸镍：醋酸锰：间苯二酚：甲醛的摩尔比为1：0.2:0.4：:1.4：（3--7）：（7-8），这种配比可保证锰酸锂材料结晶性能、相纯度、粒径、分散性和均一性达到优选。