[发明专利]一种电池级二氧化锰的制备方法

说明书

本发明公开了一种电池级二氧化锰的制备方法，包括以下步骤：将工业硫酸锰、碳酸钾分别溶于水配制成一定浓度的工业硫酸锰溶液和碳酸钾溶液备用；将工业硫酸锰溶液和碳酸钾溶液混合后加热，搅拌使其充分反应后，过滤烘干得到碳酸锰；向碳酸锰中通入氧气，同时升温至碳酸锰分解，得到粗品二氧化锰；将二氧化锰溶解后加入硫酸，再加入适量的氧化剂充分混合反应得到重质化的二氧化锰；将二氧化锰在适宜的温度条件下烘干得到电池级化学二氧化锰。本发明工艺制备出适合作为动力电池原材料的化学二氧化锰产品，工艺环保清洁，适合产业化生产。

技术领域

本发明涉及电池材料制备技术领域，特别涉及一种电池级二氧化锰的制备方法。

背景技术

电池正极材料是锂离子电池的关键材料，锂离子电池产量的快速增长，带动了锂离子电池正极材料需求的爆发式增长，电池级化学二氧化锰(CMD)) 是应用于锂电池的基础原料，是锰资源开发利用的优先发展方向。目前制备电池级化学二氧化锰(CMD)的主要方法一是利用低价锰化合物在一定化学条件下与强氧化剂氯气、次氯酸或其盐等反应制备二氧化锰，该法制备工艺成熟，但也存在显著不足：生产成本高，产生的废液难处理，环保问题突出；另一制备方法是利用空气氧化焙烧制备化学二氧化锰(CMD)，该工艺氧化时间过长，效率低，且产品中Fe、Ca、Na与S等杂质含量普遍偏高，松装密度低，形貌晶型不规则，无法制备高端锰系电池。因此，开发一种低成本、高效率的电池级化学二氧化锰(CMD)制备方法至关重要。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种电池级二氧化锰的制备方法。该方法制备出适合作为动力电池原材料的化学二氧化锰(CMD) 产品，工艺环保清洁，适合产业化生产。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电池级二氧化锰的制备方法，包括以下步骤：

(1)液体制备：将工业硫酸锰、碳酸钾分别溶于水配制成一定浓度的工业硫酸锰溶液和碳酸钾溶液备用；

(2)碳化沉淀：将步骤(1)中得到的工业硫酸锰溶液和碳酸钾溶液混合后加热，搅拌使其充分反应后，过滤烘干得到碳酸锰；

(3)氧化分解：向步骤(2)中得到的碳酸锰中通入氧气，同时升温至碳酸锰分解，得到粗品二氧化锰；

(4)重质化：将步骤(3)中得到的二氧化锰溶解后加入硫酸，再加入适量的氧化剂充分混合反应得到重质化的二氧化锰；

(5)烘干：将步骤(4)中得到的二氧化锰在适宜的温度条件下烘干得到电池级化学二氧化锰。

进一步地，在步骤(1)中，所述工业硫酸锰溶液的锰含量在50-120g/L，所述碳酸钾溶液的浓度为8-20％。

进一步地，在步骤(2)中，所述混合是将硫酸锰溶液加入到碳酸钾溶液中，硫酸锰液体加料速度为50-100ml/min，反应温度为40-80℃，所述搅拌转数为300-350r/min，加完料后，继续搅拌1h后过滤得到滤饼，在100-105℃下烘干。

进一步地，在步骤(3)中，所述碳酸锰的氧化分解的温度为400-600℃，通入氧气的流量为0.1-0.15L/min，热分解时间为2-8h。

进一步地，在步骤(4)中，所述二氧化锰溶解是按固液比1:2-3调浆，所述硫酸是50％浓度的硫酸，当pH为1后停止加酸。

进一步地，所述加入氧化剂反应是在50-80℃下，加温搅拌1-3h后，测液体中的锰含量并根据锰含量加入高锰酸钾，搅拌反应3-4h。

进一步地，在步骤(6)中，所述烘干温度为100-150℃，烘干时间为3-8h。

反应原理：本发明经过多层反应制得电池级的二氧化锰，其反应式为反应为：