[发明专利]一种锰酸锂用前驱体及其正极材料的制备方法

摘要

一种锰酸锂用前驱体及其正极材料的制备方法。本发明将金属锰片与硫酸反应得到的硫酸锰溶液，在氮气保护下用氨水连续沉淀出球形氢氧化锰，沉淀物用化学计量的氢氧化锂溶液浆化后加入到高压反应釜中，控制温度和氧分压反应一定时间，以便得到纯相二氧化锰，然后再通入二氧化碳反应一定时间使碳酸锂均匀沉淀在二氧化锰表面，反应完成后过滤，沉淀物经过微波干燥、烧结和粉碎分级，产出球形且振实密度高的锰酸锂正极材料。本发明采用控制形貌沉淀与加压氧化相结合的方法合成了均相球形二氧化锰前驱体，产物杂质含量少且不含氢氧根；合成的锰酸锂为球形形貌且粒度分布窄、振实密度高和比表面积小，电化学性能优良。

主权项

一种锰酸锂用前驱体及其正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：A溶液配制：金属锰片用硫酸溶液溶解，控制溶液终点pH为1.0～3.0和锰的含量为1.8～3.5mol/L，氨水浓度为1.8～3.0mol/L，氢氧化锂溶液的浓度为1.5～6.0mol/L；B控制形貌沉淀：在氮气保护下用氨水沉淀球形氢氧化锰沉淀，将上述硫酸锰溶液和氨水连续加入到合成反应釜中，控制反应的pH为9.0～10.5、氮气流量为1.6～3.0L/min、搅拌速度300～600r/min和温度25～40℃，反应产物溢出后直接过滤，得到新鲜的球形氢氧化锰沉淀；C高温高压氧化沉淀：在高温高压下用氧气将新鲜氢氧化锰沉淀氧化为二氧化锰前驱体并将碳酸锂均匀沉淀于二氧化锰表面，实现二氧化锰前驱体与碳酸锂的充分混合，上述氢氧化锰沉淀在600分钟内用氢氧化锂溶液按锂锰比为1.0～1.10∶1浆化并加入到高压反应釜中，控制溶液体积升与新鲜氢氧化锰沉淀的重量千克比4～6∶1、料浆体积与反应釜体积之比为0.7～0.75，搅拌速度500～750r/min，升高温度至120～180℃后通入氧气，保持氧分压为0.3～0.5Mpa，反应1～2h，然后再通入二氧化碳气体，保持二氧化碳分压为0.1～0.2Mpa，反应0.5～1.0h后过滤，产物用纯水洗涤后烘干；D微波干燥高温高压氧化沉淀过程产出的沉淀物在微波设备中干燥，控制微波炉输出功率为10～20kW，保持炉内气氛温度80～100℃干燥0.5～1.0h，产物即为二氧化锰与碳酸锂的均匀混合物；E烧结与粉碎分级二氧化锰与碳酸锂的混合物经过烧结和粉碎分级后得到锰酸锂产品，将上述混合物在温度750～820℃焙烧8～20h，烧结产物经过冷却和粉碎分级后得到锰酸锂产品。