一种镁包覆镍锰酸锂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镁包覆镍锰酸锂的制备方法，将锰盐、镍盐材料混合通过溶胶凝胶法制备镍锰前驱体，镍锰前驱体与锂盐采用三维斜式混合机混合，经过预烧结、高温烧结，再选择含镁的氢氧化物进行湿法包覆，最后经低温烧结、气流粉碎和分级获得镍锰酸锂成品。本发明专利技术通过采用镁并通过特殊的湿法包覆工艺对镍锰酸锂材料表面进行包覆，使Mg在镍锰酸锂材料中分布均匀，包覆层紧密，改善镍锰酸锂的循环性能及高温性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及电池材料
，特别是一种儀包覆儀儘酸裡的制备方法。
技术介绍
裡离子动力电池是目前国内外公认的最有潜力的车载电池，主要由正极材料、负 极材料、隔膜、电解质等部分组成；其中，正极材料是裡离子电池的重要组成部分，也是决定 裡离子电池性能的关键因素；因此，从资源、环保及安全性能方面考虑，寻找裡离子电池的 理想电极活性材料仍是国际能源材料工作者所要解决的首要难题。 阳00引 目前已经商业化的裡离子电池正极材料主要有钻酸裡化iCo〇2)、儘酸裡化iMn2〇4) 和憐酸铁裡化iFeP〇4);钻酸裡是目前广泛应用于小型裡离子电池的正极材料，但由于钻 有毒、资源储量有限价格昂贵，且钻酸裡材料作为正极材料组装的电池安全性和热稳定性 不好，在高溫下会产生氧气，满足不了动力电池的技术要求；儘酸裡虽然价格低廉、环保、 安全、倍率性能和安全性能好，但是其理论容量不高，循环使用性能、热稳定性和高溫性能 较差，在应用中的最大问题是循环性能不好，特别是高溫下，材料中的=价儘离子和大倍率 放电时在颗粒表面形成的二价儘离子，使得材料在电解液中的溶解明显，最终破坏了儘酸 裡的结构，也降低了材料的循环性能；目前在市场上真正能使用的儘酸裡材料都是通过改 性措施得到的，运种改性措施一方面需要高规格的合成设备，另一方面也需要是W降低材 料的可逆容量为代价，所W运些材料至今为至难W实现钻酸裡的替代；憐酸铁裡是近几年 来引起广泛关注的新型裡离子电池正极材料，它具有优越的安全性能和良好的循环使用性 能，有较好的应用前景，但是该材料的振实密度小和电压平台较低，故制作成电池后比能量 低，使得其不适合应用于高能量密度要求的场合。 就目前的技术而言，商用化的运几种正极材料相对于石墨负极的电压均在4VW 下，从而限制了电池的功率，因此，开发高电压、高容量、安全和循环性能好的Ni渗杂的LiMn2〇4的具有5V级LiNin.5Mni.5〇4,对电动汽车用高功率裡离子动力电池的发展具有重要的 现实意义。
技术实现思路
阳0化]本专利技术提供了一种儀包覆儀儘酸裡的制备方法，制得的儀儘酸裡具有5.OV高电 位放电平台，可W提供更高的工作电压W及能量和功率密度。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案为： 一种儀包覆儀儘酸裡的制备方法，其特征在于包括W下步骤：[000引 （1)儘盐、儀盐材料的的准备：将儘盐、儀盐材料按Mn:Ni摩尔比为3:1进行配料 混合； (2)溶胶凝胶法制备儀儘前驱体：将步骤（1)所得的混合物加入馨合剂中，用碳酸 氨氨调节抑在8~10,揽拌至粘稠，揽拌状态下加入纯净水，制作成金属Mn+Ni离子浓度为100~ISOg^的溶液，加入助沉剂至沉淀完全，过滤，沉淀物干燥，得到儀儘前驱体； (3)=维斜式混合：采用=维斜式混合机将步骤（2)所得的儀儘前驱体与裡盐在 介质下进行分散、混合2~地，得中间体混合物； (4)预烧结：将步骤（3)所得的中间体混合物装入厘鉢，送入推板害进行烧结，烧 结过程不间断的充入氧气，烧结溫度500~600°C，恒溫时间4~化，得预烧结物料； (5)高溫烧结：将步骤（4)所得的预烧结物料装入厘鉢，送入推板害进行烧结，烧 结过程不间断的充入氧气，烧结溫度800~900°C，恒溫时间9. 5~10. 5h，得高溫烧结物 料； (6)湿法包覆儀：通过湿法包覆工艺在步骤（5)所得的高溫烧结物料表面包覆氨 氧化儀，得包覆物料； (7)第=次低溫烧结：将步骤（6)所得的包覆物料进行洗涂、压滤、烘干、烧结，烧 结溫度为300~400°C，恒溫时间4~化； (8)后处理：将步骤（7)所获得的产品进行气流粉碎、分级即获得儀包覆儀儘酸裡 成品。 进一步的，步骤（3)中，儀儘前驱体中Mn+Ni和裡盐中Li的摩尔比为化95~ 1.0) :1。 进一步的，步骤（1)中，所述儘盐材料为硫酸儘、硝酸儘、氯化儘中的一种或几种； 所述儀盐材料为硫酸儀、氯化儀、硫酸儀中的一种或几种；步骤（3)中，所述裡盐材料为碳 酸裡。 进一步的，所述步骤（3)中斜式混合采用的介质为氧化错球或聚氨醋球中的一 种。 进一步的，所述步骤化）中，湿法包覆工艺的详细步骤为：W步骤（5)所得的高溫 烧结物料为基料，W纯水为底液，溫度控制在40~80°C，揽拌速度为80~15化/min,将含 儀溶液、氨氧化钢溶液、氨水并流加入，控制抑在10. 5~11. 5,在40~80°C产生氨氧化儀 沉淀在基料表面；更进一步的，含儀溶液为硫酸儀溶液、硝酸儀溶液、氯化儀溶液中的一种。 其中，基料中金属Mn+Ni、含儀溶液中金属Mg的质量比为1000: (1. 5~0. 5)。 进一步的，步骤（2)中，所述馨合剂为聚乙二醇-1000、聚乙二醇-2000、聚乙二 醇-4000和聚乙二醇-10000中的一种或两种；更进一步的，步骤（2)中，所述馨合剂的质量 为金属Mn+Ni质量的80~120%。 进一步的，步骤（2)中，所述助沉剂为径甲基纤维素，其加入的质量为金属Mn+Ni 质量的3~5%。 W上所述的儀包覆儀儘酸裡的制备方法，具有W下优势： (1)儀儘前驱体稳定性好：采用溶胶-凝胶法制备儀儘前驱体，并选用了合适的馨 合剂，增强了儀儘前驱体的稳定性。 (2)混料均匀性更好：采用特殊的=维斜式混料工艺，使原材料接近于分子级水 平混合均匀。(3)产品性能优异：通过采用特殊的湿法包覆工艺在儀儘酸裡材料表面包覆了儀 元素，使得Mg在儀儘酸裡材料中分布均匀，且包覆层紧密，大大改善了儀儘酸裡的循环性 能及高溫性能；另外，还采用改进的气流粉碎分级设备对成品进行后处理，生产出的产品粒 度适中且分布均匀，振实密度大，使其在裡离子电池生产过程中具有良好的加工性能。 (4)对原材料和设备要求较低：本方法采用简洁的工艺流程，使之更易于产业化； 所用原材料和设备均产自国内厂家，大大降低了产业化成本。 (5)产品稳定性好：本方案由于控制点少，易于生产，生产过程容易把控，所获得 的产品稳定性好。 (6)具有投资较少、技术可靠、运行费用低等优点，具有很好的经济效益，具有良好 的市场推广价值。【具体实施方式】 W下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围和应用范围不 限于W下实施例： 一、儀儘酸裡的制备 阳0川 实施例1 (1)儘盐、儀盐材料的的准备：将硫酸儘、硫酸儀材料按Mn:Ni摩尔比为3:1进行 配料混合； (2)溶胶凝胶法制备儀儘前驱体：将步骤（1)所得的混合物加入馨合剂聚乙二 醇-1000中，馨合剂的质量为金属Mn+Ni质量的120%，用碳酸氨氨调节抑在8~10,揽拌 至粘稠，揽拌状态下加入纯净水，制作成金属Mn+Ni离子浓度为lOOg/1的溶液，加入质量为 金属Mn+Ni质量的3%的助沉剂径甲基纤维素至沉淀完全，过滤，沉淀物干燥，得到儀儘前 驱体； (3)=维斜式混合：采用=维斜式混合机将步骤（2)所得的儀儘前驱体与碳酸裡 盐在聚氨醋球为介质下进行分散、混合化，金属（Mn+Ni) :Li摩尔比为0. 95:1，得中间体混 合物； (4)预烧结：将步骤（3)所得的中间体混合物装入厘鉢，送入推板害进行烧结，烧 结过程不间断的充入氧气，烧结溫度500°C，恒溫时间化，得预烧结物料； (5)高溫烧结：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁包覆镍锰酸锂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)锰盐、镍盐材料的的准备：将锰盐、镍盐材料按Mn:Ni摩尔比为3:1进行配料混合；(2)溶胶凝胶法制备镍锰前驱体：将步骤(1)所得的混合物加入螯合剂中，用碳酸氢氨调节pH在8～10，搅拌至粘稠，搅拌状态下加入纯净水，制作成金属Mn+Ni离子浓度为100～150g/l的溶液，加入助沉剂至沉淀完全，过滤，沉淀物干燥，得到镍锰前驱体；(3)三维斜式混合：采用三维斜式混合机将步骤(2)所得的镍锰前驱体与锂盐在介质下进行分散、混合2～4h，得中间体混合物；(4)预烧结：将步骤(3)所得的中间体混合物装入匣钵，送入推板窑进行烧结，烧结过程不间断的充入氧气，烧结温度500～600℃，恒温时间4～6h，得预烧结物料；(5)高温烧结：将步骤(4)所得的预烧结物料装入匣钵，送入推板窑进行烧结，烧结过程不间断的充入氧气，烧结温度800～900℃，恒温时间9.5～10.5h，得高温烧结物料；(6)湿法包覆镁：通过湿法包覆工艺在步骤(5)所得的高温烧结物料表面包覆氢氧化镁，得包覆物料；(7)第三次低温烧结：将步骤(6)所得的包覆物料进行洗涤、压滤、烘干、烧结，烧结温度为300～400℃，恒温时间4～6h；(8)后处理：将步骤(7)所获得的产品进行气流粉碎、分级即获得镁包覆镍锰酸锂成品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李普良，黄冠汉，李华成，王春飞，李运姣，李海亮，唐跃波，黄瑞鸿，吴贤图，
申请(专利权)人：中信大锰矿业有限责任公司大新锰矿分公司，
类型：发明
国别省市：广西;45