一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法技术

本发明专利技术公开了一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法，包括以下步骤：将Mn3O4、Li2CO3和催化剂Nb2O5进行混合烧结，其中Li/Mn的摩尔比为0.5~0.6，Nb2O5的掺杂量为Mn3O4质量的0.5~0.80%，烧结温度为760~800℃，烧结完成后自然冷却，粉碎，过筛得锰酸锂正极材料。本发明专利技术以五氧化二铌为催化剂，能增大最终产品锰酸锂的压实密度，同时增强锰酸锂的电性能。同时增强锰酸锂的电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法


[0001]本专利技术涉及锂电池正极材料
，尤其是一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法。

技术介绍

[0002]目前环保和节能是科技发展的大趋势，各国政府为了提高国家汽车产业竞争力，积极推动以电动汽车为主的新能源汽车发展，可充电锂离子电池（LIB）具有长期耐用性，已广泛用于能量存储和转换，锰酸锂电池将逐步应用到纯电动车和混合动力汽车上，市场前景十分看好，锰酸锂（LMO）用作常规商业阴极材料已有很多年，它具有放电电压为3.8V，容量约为110mAh/g放电过程。近年来，锂电厂对锰酸锂正极材料压实密度的要求也愈来愈高，并且锰酸锂电池有着非常好的倍率性能，在电动工具、低速电动车等领域上的应用明显增多。
[0003]常见的正极材料主要有：钴酸锂、镍钴锰酸锂三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂，尖晶石锰酸锂LiMn2O4由于具有合适的高充放电电压平台和较好的热稳定性，且还具有来源广、成本低、合成工艺简单、环境友好等优点，被认为是有发展前景的锂离子电池正极材料。而目前四氧化三锰将逐步替代二氧化锰在锰酸锂行业中的地位，成为制备较好的锰酸锂的基础原材料。如何对四氧化三锰生产锰酸锂正极材料进行改进，以进一步增大锰酸锂正极材料压实密度，是行业正在研究的热点问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法，以五氧化二铌为催化剂进行烧结，能增大最终产物锰酸锂的压实密度，同时增强锰酸锂的电性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法，包括以下步骤：将Mn3O4、Li2CO3和催化剂Nb2O5进行混合烧结，其中Li/Mn的摩尔比为0.5~0.6，Nb2O5的掺杂量为Mn3O4质量的0.50~0.80%，烧结温度为760~800℃，烧结完成后自然冷却，粉碎，过筛得锰酸锂正极材料。
[0006]优选的，烧结过程包括：烧结初始温度为20~30℃，以3~10℃/min速率升温，达到烧结温度后恒温18~25h。
[0007]优选的，烧结时通气流量为2~6 m3/h。
[0008]优选的，烧结采用马弗炉或窑炉进行。
[0009]优选的，烧结温度为780℃。
[0010]优选的，Li/Mn的摩尔比为0.54。
[0011]本专利技术添加了五氧化二妮作为催化剂，用四氧化三锰制备的锰酸锂，其循环性能与用电解二氧化锰制备的锰酸锂相当，但其具有更好的压实密度和电性能，且改性方法简单，操作方便，生产条件容易控制，因此更有利于工业化推广。
附图说明
[0012]图1是对比例2的电镜图，其中：图1a放大倍数为10.0k，图1b放大倍数为5.0k，图1c放大倍数为3.0k，图1d放大倍数为1.0k。
[0013]图2是实施例6的电镜图，其中：图2a放大倍数为10.0k，图2b放大倍数为5.0k，图2c放大倍数为3.0k，图2d放大倍数为1.0k。
[0014]图3是实施例2的电镜图，其中：图3a放大倍数为10.0k，图3b放大倍数为5.0k，图3c放大倍数为3.0k，图3d放大倍数为1.0k。
[0015]图4是实施例7的电镜图，其中：图4a放大倍数为10.0k，图4b放大倍数为5.0k，图4c放大倍数为3.0k，图4d放大倍数为1.0k。
具体实施方式
[0016]以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不限于以下实施例。
[0017]实验原料：（1）大龙汇成公司，高纯四氧化三锰（Mn3O4，Mn%=71.04%)；（2）天齐公司，碳酸锂（Li2CO3，Li%=18.7%)；（3）添加剂：五氧化二铌（Nb2O5)。
[0018]实施例1一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法，包括以下步骤：将Mn3O4、Li2CO3和催化剂Nb2O5混合均匀，烧结，其中Li/Mn的摩尔比为0.54，Nb2O5的掺杂量为Mn3O4质量的0.7%，烧结温度为760℃，烧结完成后自然冷却，粉碎，过筛得锰酸锂正极材料。
[0019]烧结过程包括：烧结采用马弗炉进行，烧结初始温度为25℃，以5℃/min速率升温，通气流量为2 m3/h，达到烧结温度后恒温20h。
[0020]实施例2一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法，包括以下步骤：将Mn3O4、Li2CO3和催化剂Nb2O5混合均匀，烧结，其中Li/Mn的摩尔比为0.54，Nb2O5的掺杂量为Mn3O4质量的0.7%，烧结温度为780℃，烧结完成后自然冷却，粉碎，过筛得锰酸锂正极材料。
[0021]烧结过程包括：烧结采用马弗炉进行，烧结初始温度为25℃，以5℃/min速率升温，通气流量为2 m3/h，达到烧结温度后恒温20h。
[0022]锰酸锂正极材料的电镜图如图3所示。
[0023]实施例3一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法，包括以下步骤：将Mn3O4、Li2CO3和催化剂Nb2O5混合均匀，烧结，其中Li/Mn的摩尔比为0.54，Nb2O5的掺杂量为Mn3O4质量的0.7%，烧结温度为780℃，烧结完成后自然冷却，粉碎，过筛得锰酸锂正极材料。
[0024]烧结过程包括：烧结采用窑炉进行，烧结初始温度为25℃，以5℃/min速率升温，通气流量为6 m3/h，达到烧结温度后恒温20h。
[0025]实施例4一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法，包括以下步骤：
将Mn3O4、Li2CO3和催化剂Nb2O5混合均匀，烧结，其中Li/Mn的摩尔比为0.53，Nb2O5的掺杂量为Mn3O4质量的0.7%，烧结温度为780℃，烧结完成后自然冷却，粉碎，过筛得锰酸锂正极材料。
[0026]烧结过程包括：烧结采用马弗炉进行，烧结初始温度为25℃，以5℃/min速率升温，通气流量为2 m3/h，达到烧结温度后恒温20h。
[0027]实施例5一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法，包括以下步骤：将Mn3O4、Li2CO3和催化剂Nb2O5混合均匀，烧结，其中Li/Mn的摩尔比为0.55，Nb2O5的掺杂量为Mn3O4质量的0.7%，烧结温度为780℃，烧结完成后自然冷却，粉碎，过筛得锰酸锂正极材料。
[0028]烧结过程包括：烧结采用马弗炉进行，烧结初始温度为25℃，以5℃/min速率升温，通气流量为2 m3/h，达到烧结温度后恒温20h。
[0029]实施例6一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法，包括以下步骤：将Mn3O4、Li2CO3和催化剂Nb2O5混合均匀，烧结，其中Li/Mn的摩尔比为0.54，Nb2O5的掺杂量为Mn3O4质量的0.6%，烧结温度为780℃，烧结完成后自然冷却，粉碎，过筛得锰酸锂正极材料。
[0030]烧结过程包括：烧结采用马弗炉进行，烧结初始温度为25℃，以5℃/min速率升温，通气流量为2 m3/h，达到烧结温度后恒温20h。
[0031]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以Mn3O4为锰原料的锰酸锂改性方法，其特征在于包括以下步骤：将Mn3O4、Li2CO3和催化剂Nb2O5进行混合烧结，其中Li/Mn的摩尔比为0.5~0.6，Nb2O5的掺杂量为Mn3O4质量的0.50~0.80%，烧结温度为760~800℃，烧结完成后自然冷却，粉碎，过筛得锰酸锂正极材料。2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于：烧结过程包括：烧结初始温度为20~...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华成，张丽云，司徒露露，邓光矿，闫冠杰，杨英全，谭壮璐，
申请(专利权)人：中信大锰矿业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：