一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，具体包括以下步骤：S1、锰矿物的破碎研磨处理，S2、锰矿物的溶解，S3、锰酸锂溶液的混合配制，S4、锰酸锂溶液的掺杂及酸碱度调配，S5、糊状锰酸锂混合物的制备，S6、锂电池正极的成形，本发明专利技术涉及锂电池生产技术领域。该锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，可实现通过对锰酸锂进行表面修饰和掺杂来有效改性其电化学性能，很好的达到了通过在锰酸锂中加入纳米导电复合材料，来增强锰酸锂的导电和导热性能的目的，实现了通过在锰酸锂分子的表面包裹一层聚吡咯导电材料，来避免锰酸锂容量过快衰减，容量高，容量衰减大大减慢，高温时循环性得到增强。

Preparation of lithium manganate as cathode material for Li-ion power battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法
本专利技术涉及锂电池生产
，具体为一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法。
技术介绍
随着世界的发展和地球人口的不断增多，人们对能源和天然资源的消费也随之增长了十倍，使得能源和资源面临枯竭，因而如何提高能源利用率，发展新的绿色能源是人类迫在眉睫的大问题，在研究过程中，锂离子电池是二十世纪末发展起来的-种新型的绿色环电池，它有许多其他电池不可比拟的优点：平均工作电压高，比能量高，体积小，质量轻，可高速率放点，自放电率低，循环寿命长，无毒，无记忆效应等优异性能，但是作为一种尚在发展中的新型化学能源，锂离子电池也存在一些不足之处：锂离子电池的内部阻抗高，工作电压变化打，生产成本高，主要是正极材料的原材料的价格高，锂离子电池中必须有特殊的保护电路，以防止其过充电，与普通电池相比相容性差，由于工作电压高，所以一般要再用3节普通电池的情况下，才可以用一节锂离子电池代替，而在锂离子电池整个体系的锂源中，以Mn资源在自然界中最为丰富，锰酸锂的尖晶石相结构又相对稳定，制备简单，且对环境友好，因此，制备性能优良的锰酸锂正极材料，对于锂离子电池的进-.步商业化有着重要的意义。目前的锰酸锂尖晶石作为锂离子动力电池正极材料，具有合成工艺简单的优势，但缺点在于容量不高，容量衰减快，高温时循环性能差，不能实现通过对锰酸锂进行表面修饰和掺杂来有效改性其电化学性能，无法达到通过在锰酸锂中加入纳米导电复合材料，来增强锰酸锂的导电和导热性能的目的，不能实现通过在锰酸锂分子的表面包裹一层聚吡咯导电材料，来避免锰酸锂容量过快衰减，从而给锂离子动力电池正极材料的使用带来极大的不便。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，解决了现有的锰酸锂尖晶石作为锂离子动力电池正极材料，容量不高，容量衰减快，高温时循环性能差，不能实现通过对锰酸锂进行表面修饰和掺杂来有效改性其电化学性能，无法达到通过在锰酸锂中加入纳米导电复合材料，来增强锰酸锂的导电和导热性能的目的，不能实现通过在锰酸锂分子的表面包裹一层聚吡咯导电材料，来避免锰酸锂容量过快衰减的问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，具体包括以下步骤：S1、锰矿物的破碎研磨处理：首先将选取的锰矿物倒入破碎研磨设备中，通过破碎机构将选取的锰矿物进行粉碎处理，再通过一层筛网进行筛选，筛选下来的锰矿物颗粒通过研磨机构进行充分研磨，然后再通过二层筛网进行筛选，经过两层筛网的筛选，而得到的锰矿物粉末即可达到所需粒度要求；S2、锰矿物的溶解：将步骤S1达到要求的锰矿物粉末倒入浓硫酸溶液中，然后通过混合搅拌设备进行混合搅拌，从而制成硫酸锰溶液；S3、锰酸锂溶液的混合配制：向步骤S2得到的硫酸锰溶液中加入相应重量比份的碳酸锂溶液，然后启动混合搅拌设备以转速为500-600r/min，温度为26-33℃的条件下搅拌1-2h，使硫酸锰溶液与碳酸锂溶液进行充分反应混合，从而得到锰酸锂溶液；S4、锰酸锂溶液的掺杂及酸碱度调配：向步骤S3得到的锰酸锂溶液中加入磁性纳米复合颗粒，混合搅拌30-40min，然后缓慢滴加PH调节剂，边滴加边搅拌，使锰酸锂溶液的PH调节至6.7-7.2时即可完成锰酸锂溶液的酸碱度调配；S5、糊状锰酸锂混合物的制备：向步骤S4得到的锰酸锂溶液中加入聚吡咯，然后启动混合搅拌设备以500-600r/min的转速，搅拌1-2h，使锰酸锂溶液与聚吡咯进行充分混合，从而得到糊状锰酸锂混合物；S6、锂电池正极的成形：将步骤S5得到的糊状锰酸锂混合物、其他正极材料以及粘结剂在搅拌釜中和成脊，然后置于对辊机两滚轮中间，插入金属网，经滚压后正极育就附着在铝网两面，之后经高温隧道炉或烘箱加热处理去除部分水分，并在直径不同的对辊机上碾压至规定厚度，从而即可制成卷绕式正极。优选的，锂离子动力电池正极材料锰酸锂的原料按重量比份包括：碳酸锂溶液10-20份、磁性纳米复合颗粒5-10份、锰矿物50-60份、浓硫酸1-5份和聚吡咯1-5份。优选的，所述步骤S1中锰矿物为软锰矿、硬锰矿、水锰矿或黑锰矿中的一种或多种的组合。优选的，所述步骤S1中第二层筛网的筛孔大小为200-300目。优选的，所述步骤S3中加入碳酸锂溶液的浓度为1.6-3.8mol/L。优选的，所述步骤S4中PH调节剂是选用浓度为0.5-1.3mol/L的氨水。优选的，所述步骤S6中其他正极材料为碳酸钴或碳酸镍中的一种或两种的组合。优选的，所述步骤S4中磁性纳米复合颗粒为采用化学共沉淀法制备的四氧化三铁磁性纳米颗粒。(三)有益效果本专利技术提供了一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：(1)、该锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，具体包括以下步骤：S1、锰矿物的破碎研磨处理：首先将选取的锰矿物倒入破碎研磨设备中，通过破碎机构将选取的锰矿物进行粉碎处理，再通过一层筛网进行筛选，筛选下来的锰矿物颗粒通过研磨机构进行充分研磨，S2、锰矿物的溶解：将步骤S1达到要求的锰矿物粉末倒入浓硫酸溶液中，然后通过混合搅拌设备进行混合搅拌，从而制成硫酸锰溶液，S3、锰酸锂溶液的混合配制：向步骤S2得到的硫酸锰溶液中加入相应重量比份的碳酸锂溶液，S4、锰酸锂溶液的掺杂及酸碱度调配：向步骤S3得到的锰酸锂溶液中加入磁性纳米复合颗粒，混合搅拌30-40min，S5、糊状锰酸锂混合物的制备：向步骤S4得到的锰酸锂溶液中加入聚吡咯，然后启动混合搅拌设备以500-600r/min的转速，搅拌1-2h，使锰酸锂溶液与聚吡咯进行充分混合，从而得到糊状锰酸锂混合物，S6、锂电池正极的成形：将步骤S5得到的糊状锰酸锂混合物、其他正极材料以及粘结剂在搅拌釜中和成脊，可实现通过对锰酸锂进行表面修饰和掺杂来有效改性其电化学性能，很好的达到了通过在锰酸锂中加入纳米导电复合材料，来增强锰酸锂的导电和导热性能的目的，实现了通过在锰酸锂分子的表面包裹一层聚吡咯导电材料，来避免锰酸锂容量过快衰减，容量高，容量衰减大大减慢，高温时循环性得到增强，从而保证了锂离子动力电池正极材料的正常使用。(2)、该锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，通过在对锰矿物进行双重粉碎和筛选，可实现使锰矿物融入浓硫酸时，反应的更加充分，大大提升了锰矿物中锰的利用率，避免资源的浪费。附图说明图1为本专利技术的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例提供三种技术方案：一种锂离子动力电池正极材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：/nS1、锰矿物的破碎研磨处理：首先将选取的锰矿物倒入破碎研磨设备中，通过破碎机构将选取的锰矿物进行粉碎处理，再通过一层筛网进行筛选，筛选下来的锰矿物颗粒通过研磨机构进行充分研磨，然后再通过二层筛网进行筛选，经过两层筛网的筛选，而得到的锰矿物粉末即可达到所需粒度要求；/nS2、锰矿物的溶解：将步骤S1达到要求的锰矿物粉末倒入浓硫酸溶液中，然后通过混合搅拌设备进行混合搅拌，从而制成硫酸锰溶液；/nS3、锰酸锂溶液的混合配制：向步骤S2得到的硫酸锰溶液中加入相应重量比份的碳酸锂溶液，然后启动混合搅拌设备以转速为500-600r/min，温度为26-33℃的条件下搅拌1-2h，使硫酸锰溶液与碳酸锂溶液进行充分反应混合，从而得到锰酸锂溶液；/nS4、锰酸锂溶液的掺杂及酸碱度调配：向步骤S3得到的锰酸锂溶液中加入磁性纳米复合颗粒，混合搅拌30-40min，然后缓慢滴加PH调节剂，边滴加边搅拌，使锰酸锂溶液的PH调节至6.7-7.2时即可完成锰酸锂溶液的酸碱度调配；/nS5、糊状锰酸锂混合物的制备：向步骤S4得到的锰酸锂溶液中加入聚吡咯，然后启动混合搅拌设备以500-600r/min的转速，搅拌1-2h，使锰酸锂溶液与聚吡咯进行充分混合，从而得到糊状锰酸锂混合物；/nS6、锂电池正极的成形：将步骤S5得到的糊状锰酸锂混合物、其他正极材料以及粘结剂在搅拌釜中和成脊，然后置于对辊机两滚轮中间，插入金属网，经滚压后正极育就附着在铝网两面，之后经高温隧道炉或烘箱加热处理去除部分水分，并在直径不同的对辊机上碾压至规定厚度，从而即可制成卷绕式正极。/n...

【技术特征摘要】
1.一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、锰矿物的破碎研磨处理：首先将选取的锰矿物倒入破碎研磨设备中，通过破碎机构将选取的锰矿物进行粉碎处理，再通过一层筛网进行筛选，筛选下来的锰矿物颗粒通过研磨机构进行充分研磨，然后再通过二层筛网进行筛选，经过两层筛网的筛选，而得到的锰矿物粉末即可达到所需粒度要求；
S2、锰矿物的溶解：将步骤S1达到要求的锰矿物粉末倒入浓硫酸溶液中，然后通过混合搅拌设备进行混合搅拌，从而制成硫酸锰溶液；
S3、锰酸锂溶液的混合配制：向步骤S2得到的硫酸锰溶液中加入相应重量比份的碳酸锂溶液，然后启动混合搅拌设备以转速为500-600r/min，温度为26-33℃的条件下搅拌1-2h，使硫酸锰溶液与碳酸锂溶液进行充分反应混合，从而得到锰酸锂溶液；
S4、锰酸锂溶液的掺杂及酸碱度调配：向步骤S3得到的锰酸锂溶液中加入磁性纳米复合颗粒，混合搅拌30-40min，然后缓慢滴加PH调节剂，边滴加边搅拌，使锰酸锂溶液的PH调节至6.7-7.2时即可完成锰酸锂溶液的酸碱度调配；
S5、糊状锰酸锂混合物的制备：向步骤S4得到的锰酸锂溶液中加入聚吡咯，然后启动混合搅拌设备以500-600r/min的转速，搅拌1-2h，使锰酸锂溶液与聚吡咯进行充分混合，从而得到糊状锰酸锂混合物；
S6、锂电池正极的成形：将步骤S5得到的糊状锰酸锂混合物、其他正极材料以及粘结剂在搅拌釜中和成脊，然后置于对辊机两滚轮中间，插入金属网，经滚压后正极育就附着在铝网两面，之后经高温隧道炉或烘箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦建良，庄文杰，
申请(专利权)人：常州博杰新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32