[发明专利]一种单晶锰酸锂材料的制备方法

权利要求书

1.一种单晶掺杂锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A）将铵盐与可溶性含掺杂元素的化合物M加入到去离子水中，设定温度下，持续搅拌并通入氧化性气体，在保持通入气体的条件，加入锰粉，锰粉的加入需要保持持续缓慢的加入，加料结束后，继续进行反应，反应结束后，停止气体的通入，接着降温至室温，然后加入沉淀剂，进行搅拌沉淀反应，反应结束后，固液分离，固体进行洗涤、干燥后，得到掺杂均匀的四氧化三锰粉末，该掺杂均匀的四氧化三锰具有八面体一次颗粒团聚而成的二次颗粒；

B)将步骤A）掺杂均匀的四氧化三锰粉末、锂源，混合均匀，得到混合粉料；

C)将步骤B)中的混合粉料先在400~550 ℃进行一段焙烧，再在600~680 ℃进行二段焙烧，最后在800~950℃进行三段焙烧，冷却、破碎后得到缺陷型单晶掺杂锰酸锂粉末材料；

D)将步骤C）中的缺陷型单晶掺杂锰酸锂粉末材料继续在350~520 ℃进行一段焙烧，再在580~650 ℃进行二段焙烧，最后在700~850℃进行三段焙烧，冷却、破碎后得到晶体结构完整的单晶掺杂锰酸锂粉末材料；

所述步骤A)中，氧化性气体为氧气或者空气；锰粉与铵盐的质量比为(3~20):1，锰粉的加入速度为20~30g/h，继续反应时间为5~12h；沉淀剂为碳酸铵、碳酸氢铵、氨水、碳酸钠、氢氧化钠中的一种或多种，沉淀反应时间为1~12h；反应过程中，搅拌速度为300~1000 r/min；

所述步骤A)中，铵盐为硝酸铵、氯化铵、硫酸铵中的一种或多种；可溶性含掺杂元素的化合物M为钴、镍、钙、锡、锆、铬、钡、铝、镁、锶的硝酸盐，钴、钙、锡、锆、铬、镧、钡、铝、镁、锶的氯化物和镍、钙、镧、钡、镁、锶的醋酸盐以及钴、镍、锡、锆、铬、铝、镁、铈的硫酸盐中至少一种；铵盐在去离子水中的浓度为5~100 g/L，含掺杂元素的化合物M在去离子水中的浓度为5~30 g/L；设定温度为50~90℃。

2.根据权利要求1所述的单晶掺杂锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤B)中，锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂中的一种或多种，根据掺杂锰酸锂的结构式，配比掺杂均匀的四氧化三锰粉末和锂源。

3.根据权利要求1所述的单晶掺杂锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤C)中，所有的升温速率均为1~8 ℃/min，一段焙烧的时间为 2~6 h，二段焙烧的时间为4~9 h，三段焙烧的时间为8~16 h；破碎采用辊式破碎或球磨破碎进行，破碎时间为10~60 min，过100~300目筛。

4.根据权利要求1所述的单晶掺杂锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤D)中，所有的升温速率均为1~6 ℃/min，一段焙烧的时间为 2~5 h，二段焙烧的时间为4~8 h，三段焙烧的时间为8~14 h；破碎采用辊式破碎或球磨破碎进行，破碎时间为10~60 min，过100~300目筛。

5.根据权利要求1~4中任意一项所述的制备方法制备得到单晶掺杂锰酸锂材料。