一种改性锰酸锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性锰酸锂正极材料的制备方法，其包括配制醋酸锂、醋酸铬、醋酸镍、醋酸锰的混合溶液，向该混合溶液中加入间苯二酚，并搅拌，待间苯二酚完全溶解后加入甲醛溶液；再将上述溶液置于恒温水浴中反应形成凝胶；将凝胶干燥和预烧结；再将预烧结的产物输送至气流研磨机进行研磨、二次烧结、再次研磨，收集再次研磨后的粉体，得到掺镍铬改性锰酸锂。本发明专利技术采用预烧结可提高产物的相纯度，经过二次烧结提高了材料的结晶性能、放电比容量和能量密度；并通过合理的原料配比，提高了材料的电化学性能；同时采用焙烧室与气流研磨机可实现预烧结、研磨、二次烧结的自动化生产，大大提高了生产效率。

Preparation of a modified lithium manganate cathode material

【技术实现步骤摘要】
一种改性锰酸锂正极材料的制备方法
本专利技术涉及锰酸锂正极材料的制备，具体说是一种改性锰酸锂正极材料的制备方法。
技术介绍
锰酸锂以其锰资源丰富、成本低、安全性好、无环境污染、易制备等优点成为动力锂离子电池正极材料的首选，但阻碍动力电池型锰酸锂产业化能力形成的主要原因是其性能不够稳定，即其在充放电循环过程中，容量衰减较快，高温下尤其明显。影响其循环性能的因素主要在于：1、相结构的纯度及稳定性、微观形貌不规则；2、材料本身的Jahn-Teller效应；3、锰酸锂材料中锰的溶解等。而当前抑制Jahn-Teller形变的主要措施是体相掺杂，当金属阳离子取代三价锰离子后，晶格常数减小，晶胞收缩，尖晶石结构的稳定性增强并使锰的平均氧化态在3.55以上，从而达到抑制Jahn-Teller形变的目的。目前，合成锰酸锂的主要方法可分为固相法和液相法两种。液相法如溶胶凝胶法，该方法广泛用于纳米陶瓷粉、薄膜和纤维涂层的制备。由于该方法可以实现反应物的原子级均匀混合，且合成温度低，因而制备产物的粒径多为纳米级，且均一性好、比表面积大、形态和组成易于控制。现有的溶胶凝胶法原理是多种金属阳离子能与有机酸形成螯合物，该螯合物可与多羟基酸聚合，从而形成阳离子均匀分布的固体聚合物前躯体，在真空条件下对前躯体进行热处理即可得到最终产物；但该方法制备时间长，工艺复杂，真空热处理过程难以控制，成本较高。通常，动力锂离子电池组的输出电压在300—400V之间，需要大量单电池进行串联，串联电池的数目取决于单电池工作电压，单电池电压越高，串联单电池数量越少，相关控制电路越简单，整体电池组的可靠性和安全性越高，而锂离子电池的工作电压取决于正极材料的电压。因而尖晶石型锰酸锂正极材料的掺杂改性，对制备高电位的正极材料具有重要意义。本现有的制备工艺复杂、成本高、自动化程度较低。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种可提高生产效率的改性锰酸锂正极材料的制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种改性锰酸锂正极材料的制备方法，其采用下列步骤：（1）配制醋酸锂、醋酸铬、醋酸镍、醋酸锰的混合溶液，向该混合溶液中加入间苯二酚，并搅拌，待间苯二酚完全溶解后加入甲醛溶液；（2）再将上述溶液置于恒温水浴中反应形成凝胶；（3）将凝胶置于焙烧室一侧的容纳室内，然后通过焙烧室另一侧的供热室向容纳室供热，并对上述凝胶进行干燥和预烧结；（4）再将预烧结的产物输送至气流研磨机进行研磨；（5）研磨完成后，在上述研磨机的气流作用下将研磨后的粉体输送至上述容纳室进行二次烧结；（6）最后将二次烧结的产物采用上述气流研磨机再次研磨，收集再次研磨后的粉体，得到掺镍铬改性锰酸锂。作为优选，所述醋酸锂：醋酸铬：醋酸镍：醋酸锰：间苯二酚：甲醛的摩尔比为1：0.2:0.4：1.4：（3--7）：（7-8）。作为优选，所述恒温水浴的温度为50—70℃，反应时间为10--14h。作为优选，所述焙烧室由导热板分隔成左右两个空间，其中一个空间为所述供热室，另一个空间为所述容纳室。作为优选，所述导热板采用形成两个折弯的上、中、下三段折板构成，其中上折板和下折板均向容纳室侧倾斜，中折板向供热室侧倾斜。从以上技术方案可知，本专利技术以醋酸锂、醋酸铬、醋酸锰、醋酸镍、间苯二酚、甲醛为原料制备改性锰酸锂，其间采用预烧结可提高产物的相纯度，经过二次烧结提高了材料的结晶性能、放电比容量和能量密度；并通过合理的原料配比，提高了材料的电化学性能；同时采用焙烧室与气流研磨机可实现预烧结、研磨、二次烧结的自动化生产，大大提高了生产效率。具体实施方式下面详细介绍本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。一种改性锰酸锂正极材料的制备方法，其采用下列步骤：首先，配制醋酸锂、醋酸铬、醋酸镍、醋酸锰混合溶液，向该混合溶液中加入间苯二酚，并搅拌，待间苯二酚完全溶解后加入甲醛溶液；由于原料的配对对材料的结构和电性能有较大的影响，本专利技术采用醋酸锂：醋酸铬：醋酸镍：醋酸锰：间苯二酚：甲醛的摩尔比为1：0.2:0.4：:1.4：（3--7）：（7-8），这种配比可保证锰酸锂材料结晶性能、相纯度、粒径、分散性和均一性达到优选。再将上述溶液置于恒温水浴中反应形成凝胶；所述恒温水浴的温度为50—70℃，反应时间为10--14h，从而使得原料充分反应。然后将凝胶置于焙烧室一侧的容纳室内，然后通过焙烧室另一侧的供热室向容纳室供热，并对上述凝胶进行干燥和预烧结，由此，本专利技术利用一个焙烧实现了凝胶的盛放、干燥和烧结，其结构简单、成本较低。作为优选，所述焙烧室由导热板分隔成左右两个空间，其中一个空间为所述供热室，另一个空间为所述容纳室，所述导热板采用形成两个折弯的上、中、下三段折板构成，其中上折板和下折板均向容纳室侧倾斜，中折板向供热室侧倾斜。这样设置的下折板使得其对应的供热室形成了下端小、上端大的锥形区域，有利于将热量导入容纳室；这样设置的中折板使得其对应的容纳室形成了下端小、上端大的锥形区域，有利于盛放凝胶，同时倾斜的中折板，方便供热室加热，可提高加热效果；这样设置的上折板有利于供热室的气体排放，也有利用于容纳室的蒸汽收集和外排。接着将预烧结的产物输送至气流研磨机进行研磨；研磨完成后，在上述研磨机的气流作用下将研磨后的粉体输送至上述容纳室进行二次烧结，最后将二次烧结的产物采用上述气流研磨机再次研磨，收集再次研磨后的粉体，得到掺镍铬改性锰酸锂。经检测分析，上该掺铬镍改性锰酸锂的首次放电比容量可达110mAh/g以上，循环100次后容量保持率为90%以上，其他指标均符合电池正极材料的标准。且该工艺与现有常规技术工艺相比生产效率可提高20-30%。上述实施方式仅供说明本专利技术之用，而并非是对本专利技术的限制，有关
的普通技术人员，在不脱离本专利技术精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本专利技术的范畴。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性锰酸锂正极材料的制备方法，其采用下列步骤：（1）配制醋酸锂、醋酸铬、醋酸镍、醋酸锰的混合溶液，向该混合溶液中加入间苯二酚，并搅拌，待间苯二酚完全溶解后加入甲醛溶液；（2）再将上述溶液置于恒温水浴中反应形成凝胶；（3）将凝胶置于焙烧室一侧的容纳室内，然后通过焙烧室另一侧的供热室向容纳室供热，并对上述凝胶进行干燥和预烧结；（4）再将预烧结的产物输送至气流研磨机进行研磨；（5）研磨完成后，在上述研磨机的气流作用下将研磨后的粉体输送至上述容纳室进行二次烧结；（6）最后将二次烧结的产物采用上述气流研磨机再次研磨，收集再次研磨后的粉体，得到掺镍铬改性锰酸锂。

【技术特征摘要】
1.一种改性锰酸锂正极材料的制备方法，其采用下列步骤：（1）配制醋酸锂、醋酸铬、醋酸镍、醋酸锰的混合溶液，向该混合溶液中加入间苯二酚，并搅拌，待间苯二酚完全溶解后加入甲醛溶液；（2）再将上述溶液置于恒温水浴中反应形成凝胶；（3）将凝胶置于焙烧室一侧的容纳室内，然后通过焙烧室另一侧的供热室向容纳室供热，并对上述凝胶进行干燥和预烧结；（4）再将预烧结的产物输送至气流研磨机进行研磨；（5）研磨完成后，在上述研磨机的气流作用下将研磨后的粉体输送至上述容纳室进行二次烧结；（6）最后将二次烧结的产物采用上述气流研磨机再次研磨，收集再次研磨后的粉体，得到掺镍铬改性锰酸锂。2.根据权利要求1所述改性锰酸锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎超英，吴沛荣，
申请(专利权)人：柳州凯通新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45