[发明专利]一种高容量、高压实密度低成本锰酸锂的生产方法

说明书

本发明公开了一种高容量、高压实密度低成本锰酸锂的生产方法，使用低成本的二氧化锰为原料，采用斜式混合机混合，通过分散介质氧化铝球将二氧化锰颗粒磨细，增加锰酸锂细粉单晶颗粒，提高了锰酸锂产品克容量；并通过球磨时间，氧化铝球大小和数量控制混合后的物料粒度D10、D50、D90呈正态分布，将球磨混合后的锰酸锂颗粒棱角变成圆滑，产品流动性更好，粒度分布变宽，提高了锰酸锂产品压实密度。本发明生产出的锰酸锂正极材料质量稳定，产品使用18650锂电池测试1C克容量大于111mAh/g，最高克容量可以达到115mAh/g，压实密度大于3.0g/cm²，最高压实密度可以达到3.3g/cm²；并且生产成本比同等质量的锰酸锂低10%以上。

技术领域

本发明涉及锰酸锂制备技术领域，尤其涉及一种高容量、高压实密度低成本锰酸锂的生产方法。

背景技术

合成性能好、结构稳定的正极材料锰酸锂是锂离子电池材料的关键，锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一。随着锂电池传统应用领域的不断深化和扩大以及新应用领域的不断开发，世界锂离子正极材料的需求量也将随之增大。由于特别是动力锂电池的发展日益受到重视。由于全世界经济和城市交通的发展，引起了石油紧张和环境污染，国际上许多发达国家竞相开发绿色能源技术，其中尤以电动车应用为代表的动力电源领域发展最为迅速。电动汽车要取代燃油汽车，动力电池是关键，由于传统化学电池存在着储存能量低、重量大、寿命短和不安全等因素，成为电动汽车产业化发展的瓶颈。电动汽车中的锂电池的使用率随着国家的扶持呈现高速发展状态，锂离子电池已成为未来的新能源汽车的主流技术路线。现阶段锰酸锂、三元正极材料、磷酸铁锂都在扩张式发展，锰酸锂原料资源丰富，价格低廉，具有优良的热稳定性和耐过充性能，未来锰酸锂行业还会有较大的发展空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，通过使用低成本的二氧化锰原料，采用斜式混合机球磨混料方式，一次烧结、烧结后处理自动化加工方式，提高锰酸锂产品的克容量和压实密度。并优化锰酸锂生产工艺，降低锰酸锂生产成本。实现锰酸锂正极材料的“低成本、高容量、高压实密度”标准，满足锂电池客户的要求。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种高容量、高压实密度低成本锰酸锂的生产方法，包括以下步骤：

步骤S1配料称重混合：将碳酸锂和锰原料按照摩尔比Li：Mn=（0.51~ 0.57）：1的比例进行配料计算并称重，将添加剂纳米级的镍、钴、钛等金属氧化物按锰成品的摩尔比（0.0006~0.006）：1计算称重数量；将称重好的二氧化锰、碳酸锂、添加剂通过气流输送设备倒入斜式混合机混合，使用氧化铝球作为分散介质，通过调节分散介质颗粒大小、数量和球磨混合时间，控制锰酸锂产品烧结之前粒度大小和分布，并且保证以上原料混合均匀；

步骤S2一次烧结：将混合均匀的锂锰原料使用推板窑或辊道窑进行一次烧结，控制窑炉进气量、排气量、烧结气氛、烧结温度、烧结时间，确保锰酸锂产品反应充分；烧结后的锰酸锂半成品，人工取样过筛，测试粒度、电化学克容量；

步骤S3混合、除铁、包装、入库：烧结后的锰酸锂半成品，直接使用气流输送机倒入卧式混合机或双螺旋锥型混合机混大批，混合时间90~180分钟，混合后成品粒度D50极差小于1.0um，混合后的物料过筛250~350目，316L不锈钢筛网，将过筛后的物料气流输送到除铁器中除铁，磁性物质含量控制标准小于150ppb；除铁后物料气流输送到临时包装储料仓，使用自动包装机称重抽真空热封装入纸箱包装，产品标识清楚后即可入库。

本锰酸锂发明专利工艺，增加气流输送系统，并添加窑炉自动加料和收料设备，能实现锰酸锂生产线全部自动智能化控制。节约人力加工成本80%以上，生产周期减少20%以上。

优选的，步骤S1中使用斜式混合机，通过调节分散介质氧化铝球颗粒大小、数量和球磨混合时间，控制锰酸锂产品烧结之前粒度大小和分布。