[发明专利]一种锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及化学电源领域，具体是一种锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1.称取原辅材料：按摩尔量比锰化合物:硫酸钠:锂源:掺杂元素M:60%过氧化氢溶液:氨水=1.8:0.7:0.9:0.1:20:50，称取原辅材料，称取完成后将原辅材料储存备用；S2.混合原辅材料：首先将适量的去离子水加入搅拌式反应釜中，接着将S1中称取量的锰化合物以及称取量的硫酸钠，加入到搅拌式反应釜中，将搅拌式反应釜开启，直至锰化合物以及硫酸钠在去离子水中溶解。本发明的有益效果为通过化学沉淀法与焙烧法生成Mn2O3作为前驱体，同时具备二氧化锰与四氧化三锰的优点，能够满足高端锰酸锂的需求，生产出性能优异的锰酸锂产品，同时更加节省成本。

技术领域

本发明涉及化学电源领域，具体是一种锰酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、工作电压高、循环性能好、自放电小、体积小等特点，已经在移动通信设备、小型电子产品、航空航天等领域得到广泛应用，锰酸锂材料作为锂离子电池正极材料的一种，具有资源储量丰富、无污染、安全性能好、循环寿命长等优点，符合目前市场对电池安全性、使用寿命及生产成本的要求。

中国专利号CN111640937A提供一种单晶锰酸锂材料的制备方法，按所需配比称取原料锰化合物以及硫酸钠，加入到去离子水中，搅拌1-10h后，在100-150℃下反应10-15h，冷却后过滤收集沉淀，使用去离子水洗涤1-5次，干燥得到β-MnO2前驱体；将所得到的β-MnO2前驱体与锂源、掺杂元素M的化合物按一定比例进行混合，烧结后得到成品，成品分子式为Li1+aMn2-a-bMbO4，0≤a≤0.2。

目前批量生产锰酸锂的锰原料主要为二氧化锰与四氧化三锰原料，二氧化锰由于制备工艺的原因，其原料杂质偏高、颗粒形貌各异，无法满足高端锰酸锂的需求，四氧化三锰杂质低、可以做成微观球形颗粒，但是由于其生产锰酸锂反应需要吸氧，且发生板体效应，氧气无法渗入到物料内部，只能通过减少装料量来提高锰酸锂性能，导致成本偏高，因此亟需研发一种锰酸锂正极材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锰酸锂正极材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的二氧化锰由于制备工艺的原因，其原料杂质偏高、颗粒形貌各异，无法满足高端锰酸锂的需求，四氧化三锰生产锰酸锂反应需要吸氧，且发生板体效应，成本偏高的问题。

本发明的技术方案是：一种锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.称取原辅材料：按摩尔量比锰化合物:硫酸钠:锂源:掺杂元素M:60%过氧化氢溶液:氨水=0.7-2:0.7-0.8:0.9-1.1:0-0.2:20-30:50-70，称取原辅材料，称取完成后将原辅材料储存备用；

S2.混合原辅材料：首先将适量的去离子水加入搅拌式反应釜中，接着将S1中称取量的锰化合物以及称取量的硫酸钠，加入到搅拌式反应釜中，将搅拌式反应釜开启，直至锰化合物以及硫酸钠在去离子水中溶解，形成悬浮液，再将60%过氧化氢溶液与氨水加入离子水中，待过60%氧化氢溶液与氨水加入完毕，最后将悬浮液放入恒温水浴锅中加热，使悬浮液迅速沸腾，之后对悬浮液冷却后过滤，并收集沉淀物；

S3.制备Mn₂O₃前驱体：首先将S2中得到的沉淀物在100℃以下干燥，接着将干燥得到的沉淀物放入氩气气氛炉中，在200-300℃的温度下，焙烧24-36h，以得到Mn₂O₃前驱体；

S4.烧结成品：将S3中所得到的Mn₂O₃前驱体与S1中称取的锂源、掺杂元素M的化合物加入适量纯水进行混合、造球，形成颗粒状混合物，然后将颗粒状混合物投放至烧结机中，在1000-1100℃下烧结20-24h，待自然结晶后得到成品。