[发明专利]一种利用软锰矿石制备碳包覆锰酸锂的方法

说明书

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种利用软锰矿石制备碳包覆锰酸锂的制备方法。本发明提供的利用软锰矿石制备碳包覆锰酸锂的方法，包括以下步骤：将软锰矿进行酸浸，得到二氧化锰粗晶，所述酸浸用酸的摩尔浓度为0.5～6mol/L；将所述二氧化锰粗晶、二氧化硫和溶剂混合，进行还原反应，得到二价锰溶液；将所述二价锰溶液和高锰酸钾混合，进行氧化反应，得到二氧化锰；将所述二氧化锰、锂源和碳源混合后进行煅烧，得到碳包覆锰酸锂。本发明提供的利用软锰矿制备碳包覆锰酸锂过程中采用的原料为常规的无毒物质，不会对环境产生污染。同时本发明提供的制备方法过程简单易操作、易于工业化生产。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种利用软锰矿石制备碳包覆锰酸锂的制备方法。

背景技术

软锰矿是一种常见的锰矿物其主要成分为二氧化锰。软锰矿中除了含有二氧化锰外，还含有二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙和其他杂质。二氧化锰是合成锰酸锂正极材料的重要原料，利用锰矿石制备电池级锰酸锂成为锰矿石的一种热门应用领域。但是目前想要直接从软锰矿中提取出电池级的二氧化锰原料合成锰酸锂电极材料仍然存在很多问题，比如制备过程会采用有毒有害物质易对环境造成污染。例如中国专利CN113582235A公开了一种软锰矿制备锰酸锂正极材料的方法，该发明通过将软锰矿溶解氧化制得锰酸钾，再进一步与锂源在有机还原剂的作用下反应制得锰酸锂正极材料。该方法采用苯胺作为有机还原剂，其毒性较大会污染环境影响人体健康。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用软锰矿石制备碳包覆锰酸锂的制备方法，本发明提供的制备方法采用常规的溶剂无污染，具有环境友好性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用软锰矿石制备碳包覆锰酸锂的方法，包括以下步骤：

将软锰矿进行酸浸，得到二氧化锰粗晶，所述酸浸用酸的摩尔浓度为0.5～6mol/L；

将所述二氧化锰粗晶、二氧化硫和溶剂混合，进行还原反应，得到二价锰溶液；

将所述二价锰溶液和高锰酸钾混合，进行氧化反应，得到二氧化锰；

将所述二氧化锰、锂源和碳源混合后进行煅烧，得到碳包覆锰酸锂。

优选的，所述酸浸用酸包括硝酸、硫酸、磷酸或盐酸。

优选的，所述酸浸用酸和软锰矿的质量比为1～20:1。

优选的，所述酸浸的时间为4～6h。

优选的，所述二氧化硫的体积和二氧化锰粗晶的质量比为100mL:3～8g。

优选的，所述高锰酸钾和二氧化锰粗晶的质量比为3～5:1～2。

优选的，所述锂源包括碳酸锂和/或氢氧化锂；

所述锂源和二氧化锰的摩尔比为1.05～1.1:2。

优选的，所述碳源包括石墨、石墨烯或葡萄糖；

所述碳源和二氧化锰的摩尔比为3～100:100。

优选的，所述煅烧的温度为700～1000℃；所述煅烧的保温时间为4～20h。

优选的，所述软锰矿包括55.8～63.9％MnO₂，6.8～17.5％SiO₂，6.2～15.3％Fe₂O₃，4.7～11.0％Al₂O₃，3.4～10.2％CaO和余量的杂质。