一种锰酸锂正极材料的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种锰酸锂正极材料的制备工艺，包括如下材料的复合助剂，5

【技术实现步骤摘要】
一种锰酸锂正极材料的制备工艺


[0001]本专利技术涉及锰酸锂正极材料领域，具体还涉及该锰酸锂正极材料的制备工艺。

技术介绍

[0002]锂离子动力电池的关键组成部分正极材料主要为锰酸锂和磷酸铁锂。由于锰酸锂电池具有工作电压高、重量轻、体积小、比能量大、循环寿命长、自放电低、安全性好、价格便宜、无污染等特点，现广泛应用于电动工具、电动自行车、小型Ｂ品电池、电动玩具等领域，尤其是随着新能源汽车的加快推进及锰酸锂电池技术的进一步提高，锰酸锂电池作为纯电动车的动力电池，市场前景十分广阔。
[0003]以液相合成法能够制备成球形的锰酸锂正极材料，球形的锰酸锂正极材料能够提高其压实密度，但液相合成法精度高，不适宜工业生产。
[0004]高温固相法生产锰酸锂正极材料，适于工业生产，但制备出的正极材料颗粒粒度较大、物相分布不均，形成的锰酸锂振实密度低，从而导致其比容量低，高温衰竭严重，同时制备过程中会有Mn
3+
生成，而Mn
3+
的产生是尖晶石锰酸锂循环性能较差主要的原因，因此还需对制备过程中Mn
3+
杂相的生成进行抑制，为了克服该问题，通常采用离子掺杂改性或包覆，以提高尖晶石锰酸锂正极材料的循环性能。
[0005]高温固相法中通常采用球磨方式将MnO2、碳酸锂等原材料通过三维包覆的方式改进锰酸锂性能，预混后再烧结，通常使用乙醇、丙醇作为球磨助剂，但仅以乙醇、丙醇作为助磨剂无法实现锰酸锂性能的有效提高，有研究表明，将分子聚合物引入球磨助剂中，能够改变聚合物颗粒形貌诱发聚合物相转变以及形成亚稳定的非结晶结构，但该种方法由于分子聚合物的不稳定性和低耐热性并未实现工业化生产，有报道采用聚阴离子纤维素、水溶性酚醛树脂和聚丙烯酰胺合成分子聚合物，该分子聚合物具有良好的强度、稳定性、抗盐性和分散性，能溶于任何硬度的水中，水溶液化学稳定性好，作为油田调剖具有良好的耐温抗盐性，在油田堵水调剖领域具有极大的应用潜力，由于其的稳定性、耐温抗盐性，引入锰酸锂制备中作为球磨助剂有望实现工业生产，但经实验表明该分子聚合物粘度高，且其与锰酸锂共同球磨会对锰酸锂性状有较大影响，降低其比表面积，导致该分子聚合物无法适用于锰酸锂制备领域，因此，将该分子聚合物引入锰酸锂制备领域以实现工业化生产为目的，是本专利技术的主要研究方向。
[0006]
技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术第一目的在于提供一种锰酸锂正极材料的制备工艺，改善锰酸锂粒度和粒相分布状况，以改善其比容量和高温衰竭问题，同时以球磨助剂配合氧化铌以改善Mn3+杂相生成问题，以增进其循环性能，且该方法适用于工业生产。
[0008]本专利技术第二目的在于提供一种分子聚合物的制备方法，以应用于第一目的中的锰酸锂正极材料制备过程作为基础，改善锰酸锂表面的钝化膜生成不均匀现象。
[0009]本专利技术第三目的在于提供一种成胶剂，以第二目的中的制备方法作为基础，综合氧化铌于锰酸锂表面的包覆不均现象。
[0010]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的，一种锰酸锂正极材料的制备工艺，包括如下步骤：S1.将二氧化锰、碳酸锂、氧化铌、复合助剂、无水乙醇按1000:220:5：100：3的比例在斜混机中球磨2~4h，然后取出，得到混合料；复合助剂的成分包括，5
‑
10份的分子聚合物、1
‑
2份的亚硝酸钠、1
‑
2份的聚氧乙烯脂肪醇醚、0.1
‑
0.5份的碳酸甲乙酯和0.1
‑
0.2份的柠檬酸、0.5
‑
1份的木质素磺酸钠；S2.将混合料在匣钵内装好送入窑炉，炉窑内通入氩气，80
‑
100℃反应1
‑
2h，升温至150
‑
200℃，此温度煅烧2
‑
3h，保持氩气氛围，煅烧温度升温至600
‑
750℃煅烧25
‑
30h，出炉得出炉料；S3.出炉料经除铁处理，真空包装，得到该锰酸锂。
[0011]优选的，所述木质素磺酸钠的制备方法包括如下步骤：以去离子水溶解木质素磺酸钠，以质量分数10
‑
15%的冰醋酸调节pH值至4
‑
5，水浴加热至40
‑
55℃后加入苯酚，反应1
‑
2h后冷却，用质量分数20
‑
30%的氢氧化钠水溶液调节pH至8，得第一处理液；第一处理液加入氯乙酸50
‑
60℃保温反应1
‑
2h，再于反应物内加入漆酶，升温至70
‑
80℃搅拌反应2
‑
3h，降至室温，离心、将析出物去除杂质，将所得物5℃以下干燥，得该木质素；木质素磺酸钠与去离子水的重量比为（0.1
‑
0.2）:（1
‑
5）；漆酶质量为木质素磺酸钠质量的0.1
‑
0.2%；氯乙酸加入量为木质素磺酸钠质量的1
‑
5%。
[0012]本专利技术还提供了一种分子聚合物的制备方法，D1.以50
‑
60℃的去离子水溶解质量为5%的聚阴离子纤维素后加入质量为聚阴离子纤维素8
‑
10%的水溶性酚醛树脂，得到溶液A，以冰乙酸溶解质量为5
‑
10%的聚丙烯酰胺和质量为聚阴离子纤维素质量5%的透明质酸，混合10
‑
20min，加入溶液A内，得到溶液B，向溶液B内加入聚阴离子纤维素质量0.1
‑
0.2%的氧化铌纳米颗粒，分散5
‑
10min，并降温至30
‑
35℃，得到溶液C；D2.溶液C内加入成胶剂，保持30
‑
35℃分散20
‑
30min，再保持搅拌状态至成胶，真空干燥后切块，再以去离子水浸泡12
‑
20h，真空干燥至恒重，得到该分子聚合物。
[0013]本专利技术还提供了一种成胶剂，包括如下成分：1
‑
3份的葡萄糖酸钙、5
‑
10份的聚乙烯醇、20
‑
30份的戍二醛、1
‑
2份乙酸。
[0014]成胶剂添加量为聚丙烯酰胺质量的15
‑
20%。
[0015]本专利技术的有益效果在于：（1）将二氧化锰、碳酸锂与氧化铌混合，以氧化铌包覆尖晶石状锰酸锂，改变其性状，提高其循环性能，但对于锰酸锂的粒度及物相分布问题仍未有明显改进，因此，以无水乙醇、亚硝酸钠、聚氧乙烯脂肪醇醚、碳酸甲乙酯和柠檬酸作为球磨助剂，配以分子聚合物，改善物料下沉堆积的和球磨不均匀现象的同时，以分子聚合物作为形貌调控剂和分散剂，能够让反应物充分混合均匀，并能够抑制锰酸锂杂相生成，有助于颗粒纳米化。
[0016]（2）以柠檬酸和亚硝酸钠，辅以聚丙烯酰胺、和聚阴离子纤维素，共同改善氧化铌、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锰酸锂正极材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1.将二氧化锰、碳酸锂、氧化铌、复合助剂、无水乙醇按1000:220:5：100：3的比例在斜混机中球磨2～4h，然后取出，得到混合料；复合助剂的成分包括，5
‑
10份的分子聚合物、1
‑
2份的亚硝酸钠、1
‑
2份的聚氧乙烯脂肪醇醚、0.1
‑
0.5份的碳酸甲乙酯和0.1
‑
0.2份的柠檬酸、0.5
‑
1份的木质素磺酸钠；S2.将混合料在匣钵内装好送入窑炉，炉窑内通入氩气，80
‑
100℃反应1
‑
2h，升温至150
‑
200℃，此温度煅烧2
‑
3h，保持氩气氛围，煅烧温度升温至600
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750℃煅烧25
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30h，出炉得出炉料；S3.出炉料经除铁处理，真空包装，得到该锰酸锂。2.根据权利要求1的一种锰酸锂正极材料的制备工艺，其特征在于，所述木质素磺酸钠的制备方法包括如下步骤：以去离子水溶解木质素磺酸钠，以质量分数10
‑
15％的冰醋酸调节pH值至4
‑
5，水浴加热至40
‑
55℃后加入苯酚，反应1
‑
2h后冷却，用质量分数20
‑
30％的氢氧化钠水溶液调节pH至8，得第一处理液；第一处理液加入氯乙酸50
‑
60℃保温反应1
‑
2h，再于反应物内加入漆酶，升温至70
‑
80℃搅拌反应2
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑雪琴，文科，沈怀国，时海军，郝伟，刘媛，严春红，周路线，
申请(专利权)人：江西智锂科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：