【技术实现步骤摘要】
本申请涉及材料领域，尤其涉及一种大晶粒尺寸的四氧化三锰、锰酸锂正极材料及其制备方法、锂离子电池和锂电设备。
技术介绍
1、锂离子电池正极材料对电池的性能有重大影响，相比钴酸锂，锰酸锂具有资源丰富、成本低、环境友好、安全性能及倍率性能好等优点。现有锰酸锂的主要制备方法为将锂盐和电解二氧化锰混合焙烧而成。
2、但当前锰酸锂电池主要问题为电池寿命短，装有锰酸锂电池的电动单车仅2-4年就需要更换电池，用户体验差。电池寿命对应电池的循环性能，且做为锰酸锂制备原料的mn3o4对锰酸锂的性能影响较大。
3、目前针对锰酸锂的原料mn3o4的改进较少，所以迫切需要提供一种能够改善锰酸锂循环性能的mn3o4产品、锰酸锂正极材料产品及其制备方法。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种大晶粒尺寸的四氧化三锰、锰酸锂正极材料及其制备方法、锂离子电池和锂电设备，以解决上述问题。
2、为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
3、一种大晶粒尺寸的四氧化三锰，所述四氧化三锰在(101)晶面、(112)晶面、(103)晶面和(211)晶面的平均晶粒尺寸d不小于其中，
4、所述平均晶粒尺寸
5、d(101)为(101)晶面的晶粒尺寸；
6、d(112)为(112)晶面的晶粒尺寸；
7、d(103)为(103)晶面的晶粒尺寸；
8、d(211)为(211)晶面的晶粒尺寸；
9、其中，大晶粒尺寸的
10、所述(101)晶面对应衍射角2θ＝18.0±0.5°的衍射峰，
11、所述(112)晶面对应衍射角2θ＝28.9±0.5°的衍射峰，
12、所述(103)晶面对应衍射角2θ＝32.4±0.5°的衍射峰，
13、所述(211)晶面对应衍射角2θ＝36.1±0.5°的衍射峰。
14、可选地，所述四氧化三锰在(101)晶面、(112)晶面、(103)晶面和(211)晶面的平均晶粒尺寸d为
15、可选地，所述四氧化三锰在(101)晶面、(112)晶面、(103)晶面和(211)晶面的平均晶粒尺寸d为
16、可选地，大晶粒尺寸的四氧化三锰满足以下条件中的一个或多个：
17、a.所述四氧化三锰包括由多个一次颗粒组成的二次颗粒；可选的，所述四氧化三锰的二次颗粒呈球形或类球形；
18、b.所述四氧化三锰包括由多个一次颗粒组成的二次颗粒，所述二次颗粒包括八面体和/或类八面体形一次颗粒；
19、c.所述四氧化三锰包括由多个一次颗粒组成的二次颗粒，所述二次颗粒包括最大粒径≥90nm的一次颗粒；可选地，所述二次颗粒包括最大粒径为90nm-650nm的一次颗粒；
20、d.所述四氧化三锰的振实密度td为2.4-2.8g/cm3；
21、e.所述四氧化三锰的平均粒径d50为7-14μm。
22、本申请还提供一种所述的大晶粒尺寸的四氧化三锰的制备方法，包括：
23、将包括锰盐溶液、沉淀剂、络合剂和氧化剂在内的原料加入底液中进行共沉淀反应得到所述大晶粒尺寸的四氧化三锰；
24、其中，控制所述共沉淀反应过程中ph值为8.0～9.5。
25、可选地，大晶粒尺寸的四氧化三锰的制备方法满足以下条件中的一个或多个：
26、a.所述锰盐溶液中的锰离子浓度为0.5～2.5mol/l；
27、b.所述锰盐溶液由不溶性含锰化合物溶于酸除杂后得到的含锰溶液；所述不溶性含锰化合物为锰粉、锰片、碳酸锰、一氧化锰、二氧化锰、四氧化三锰、羟基氧化锰中的一种或多种；
28、c.所述锰盐溶液由可溶性锰溶液除杂后得到的含锰溶液，所述可溶性锰溶液为废弃含锰溶液或可溶性锰盐溶于水后制得；
29、d.所述沉淀剂包括氢氧化钠和/或氢氧化钾，所述沉淀剂的质量分数为12～35％；
30、e.所述络合剂包括氨水、硫酸铵、柠檬酸、草酸、edta中的一种或多种；
31、f.所述氧化剂包括空气、氧气、过氧化氢、过氧化钠、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或多种；
32、g.所述底液包括水和沉淀剂；
33、h.所述底液的ph值为7.0～8.0。
34、可选地，大晶粒尺寸的四氧化三锰的制备方法满足以下条件中的一个或多个：
35、1)所述共沉淀反应过程中温度控制为60～80℃；
36、2)所述共沉淀反应过程中搅拌速度控制为400～800rpm；
37、3)所述共沉淀反应过程中的氨浓度为1～15g/l；
38、4)控制所述共沉淀反应过程中所述可溶性锰盐溶液的进料流速为反应釜体积的2～8％/h；
39、5)所述共沉淀反应过程中：
40、当所述氧化剂为气态时，控制所述气态的氧化剂的流速为反应釜体积的100％/h-1100％/h，
41、当所述氧化剂为固态时，将所述固态的氧化剂配制成氧化剂溶液，控制所述氧化剂溶液的流速使所述氧化剂溶液中氧化剂的进料摩尔量为所述锰盐溶液中金属锰的进料摩尔量的n倍，其中，n≥1.1；可选地，1.1≤n≤2.0。
42、本申请还提供一种锰酸锂正极材料，其原料包括所述的大晶粒尺寸的四氧化三锰。
43、本申请还提供一种所述的锰酸锂正极材料的制备方法，包括：
44、将锂源和所述大晶粒尺寸的四氧化三锰混合，在空气或氧气气氛中烧结得到所述锰酸锂正极材料；
45、可选地，所述锂源包括氢氧化锂和/或碳酸锂。
46、本申请还提供一种锂离子电池，包括所述的锰酸锂正极材料。
47、本申请还提供一种锂电设备，包括所述的锂离子电池。
48、与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
49、本申请提供的大晶粒尺寸的四氧化三锰，产品平均晶粒尺寸大，结晶度高，有利于烧结后的正极材料结构的稳定性，制成电池后在充放电时不易在多次收缩和膨胀后破碎，改善循环性能。
50、本申请提供的大晶粒尺寸的四氧化三锰的制备方法，使用一步氧化法制备工艺，使一次颗粒具有较大的晶粒尺寸，提高正极材料的循环稳定性。
51、本申请提供的锰酸锂正极材料，稳定性好，充放电时不易因收缩和膨胀破碎，循环性能好。
52、本申请提供的锰酸锂正极材料的制备方法，工艺简单。
53、本申请提供的锂离子电池和锂电设备，电性能优异。
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1.一种大晶粒尺寸的四氧化三锰，其特征在于，所述四氧化三锰在(101)晶面、(112)晶面、(103)晶面和(211)晶面的平均晶粒尺寸不小于
2.根据权利要求1所述的大晶粒尺寸的四氧化三锰，其特征在于，所述四氧化三锰在(101)晶面、(112)晶面、(103)晶面和(211)晶面的平均晶粒尺寸为可选地，所述四氧化三锰在(101)晶面、(112)晶面、(103)晶面和(211)晶面的平均晶粒尺寸为
3.根据权利要求1或2所述的大晶粒尺寸的四氧化三锰，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
4.一种权利要求1-3任一项所述的大晶粒尺寸的四氧化三锰的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的大晶粒尺寸的四氧化三锰的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
6.根据权利要求4或5所述的大晶粒尺寸的四氧化三锰的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足以下条件中的至少一个：
7.一种锰酸锂正极材料，其特征在于，其原料包括权利要求1-3任一项所述的大晶粒尺寸的四氧化三锰。
8.一种权利要
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求7所述的锰酸锂正极材料。
10.一种锂电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种大晶粒尺寸的四氧化三锰，其特征在于，所述四氧化三锰在(101)晶面、(112)晶面、(103)晶面和(211)晶面的平均晶粒尺寸不小于
2.根据权利要求1所述的大晶粒尺寸的四氧化三锰，其特征在于，所述四氧化三锰在(101)晶面、(112)晶面、(103)晶面和(211)晶面的平均晶粒尺寸为可选地，所述四氧化三锰在(101)晶面、(112)晶面、(103)晶面和(211)晶面的平均晶粒尺寸为
3.根据权利要求1或2所述的大晶粒尺寸的四氧化三锰，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
4.一种权利要求1-3任一项所述的大晶粒尺寸的四氧化三锰的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：翁毅，周正，张雯颖，王灯，訚硕，何乐，袁国和，
申请(专利权)人：湖南中伟新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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