本发明专利技术公开了一种四氧化三锰及其制备方法与应用，涉及正极材料技术领域，本发明专利技术四氧化三锰的制备方法包括：将第一含氨溶液、第一碱性溶液作为底液，底液中铵根离子的质量分数为0.5％‑1.0％，pH值为9‑11，控制反应容器中氧气的含量≤10ppm；将锰盐溶液、第二碱性溶液、第二含氨溶液、氧化剂通入反应容器中，控制反应体系的pH值为8‑9，得到四氧化三锰浆料；氧化剂以氧气计，其通入反应容器中的质量流量与锰的质量流量比为(0.1‑0.2)：100；对四氧化三锰浆料进行过滤、干燥，得到四氧化三锰。本发明专利技术四氧化三锰的球形度好，振实密度高，比表面积＜0.7m<supgt;2</supgt;/g，尺寸均匀，适合应用于制备电池正极材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及正极材料，具体而言，涉及一种四氧化三锰及其制备方法与应用。
技术介绍
1、锰酸锂由于其成本低、安全性好，可替代部分钴酸锂，作为正极材料应用于储能领域。四氧化三锰和烧结制备的锰酸锂均为尖晶石结构，在结构上具备继承性，烧结过程中晶格应力小，晶格内原子相互替换后结构变化小，因此，由四氧化三锰制备的锰酸锂电化学性能更优异。
2、四氧化三锰的制备方法有金属锰氧化法、电解氧化法、湿法沉淀法。通过金属锰粉原料直接空气氧化制备的四氧化三锰产物中杂质含量高，不适合用于制备电化学性能优异的锰酸锂。电解氧化法反应体系中锰原料分散性差，容易发生团聚，造成制备的四氧化三锰粒度分布宽，且产品中硫、铁等杂质含量高，颗粒球形度不足，同样难以制备出性能优良的锰酸锂。
3、湿法沉淀法是目前应用较多的方法之一，mn2+在碱性条件下发生氧化反应，最终得到mn3o4，成本较低，反应原辅料容易获取，对生产设备的要求不高。但由于锰元素价态复杂，且体系中mn-h2o的电位和氧化剂、体系酸碱度相关，环境改动易生成mn2o3、mno2、mn3o4等多种价态的沉淀物，存在从球形到线形等不同形貌的颗粒，mn3o4的制备对体系的稳定性要求较高，因此通常采取两步氧化的方法制备，例如cn115744994a公开了采用锰盐先制备氢氧化锰，再氧化为四氧化三锰，该制备方法较为复杂，生产效率低，成本高，并且产物中存在部分线性颗粒。
4、基于此，亟待提供一种成本低、原料简单易得，产物纯度高，球形度高，尺寸均匀性好的四氧化三锰的制备方法。
/>技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种四氧化三锰及其制备方法与应用，以解决现有技术制备的四氧化三锰纯度低，球形度低，尺寸均匀性差以及成本高的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种四氧化三锰的制备方法，包括如下步骤：
3、s1，将第一含氨溶液、第一碱性溶液加入反应容器中作为底液，控制反应容器中氧气的含量≤10ppm；底液中铵根离子的质量分数为0.5％-1.0％，底液的ph值为9-11；
4、s2，将锰盐溶液、第二碱性溶液、第二含氨溶液、氧化剂同时通入反应容器中，控制反应体系的ph值为8-9，经反应后，得到四氧化三锰浆料；氧化剂以氧气计，其通入反应容器中的质量流量与锰的质量流量比为(0.1-0.2)：100；
5、s3，对四氧化三锰浆料进行过滤、干燥，得到四氧化三锰。
6、进一步地，步骤s2中，控制反应体系的ph值为8-8.5。
7、进一步地，步骤s2中，氧气通入反应容器中的质量流量与锰的质量流量比为(0.1-0.15)：100。
8、进一步地，锰盐溶液为锰盐溶于水所得溶液，锰盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰中的至少一种；和/或
9、第一碱性溶液和第二碱性溶液各自独立地为碱的水溶液，碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；和/或
10、第一含氨溶液和第二含氨溶液的溶质各自独立地为一水合氨、氯化铵、硫酸铵、水合肼中的至少一种，溶剂为水；和/或
11、氧化剂为空气或氧气。
12、进一步地，步骤s2中，锰盐溶液中锰盐的浓度为80g/l-150g/l；第二碱性溶液中碱的浓度为150g/l-300g/l；第二含氨溶液中溶质的质量分数为20％-30％。
13、进一步地，步骤s2中，锰盐溶液的通入速度为10ml/min-50ml/min，第二含氨溶液的通入速度为2ml/min-10ml/min。
14、进一步地，步骤s1中，对底液进行预加热，使其温度达到40℃-70℃。
15、进一步地，步骤s2中，反应在持续搅拌状态下进行，搅拌的速度为300rpm-500rpm；反应在40℃-70℃条件下进行，待反应结束后，陈化2h-3h，得到四氧化三锰浆料；和/或，所述s3中，对陈化的产物进行离心过滤、清洗3-5次，在100℃-120℃封闭式烘箱中烘干。
16、根据本专利技术的另一方面，提供了一种采用上述制备方法制得的四氧化三锰，该四氧化三锰的d50粒径为5μm-10μm，球形度好，振实密度＞2.2g/cm3，比表面积<0.7m2/g，粒度分布<0.65，上述粒度分布的计算公式为(d90粒径-d10粒径)/d50粒径。
17、根据本专利技术的另一方面，还提供了一种上述四氧化三锰在制备电池正极材料中的应用。
18、应用本专利技术的技术方案，通过预先以含氨溶液和碱性溶液作为底液，调节底液中铵根离子的浓度、ph值，氧气含量，再控制反应过程中体系的ph值为8-9，可以在不改变生产环境的条件下以湿法沉淀法制备出球形度好、纯度高、尺寸均匀性好的四氧化三锰，上述四氧化三锰适合用于制备电池正极材料锰酸锂。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种四氧化三锰的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，控制反应体系的pH值为8-8.5。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述氧气通入所述反应容器中的质量流量与所述锰的质量流量比为(0.1-0.15)：100。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述锰盐溶液中锰盐的浓度为80g/L-150g/L；所述第二碱性溶液中碱的浓度为150g/L-300g/L；所述第二含氨溶液中溶质的质量分数为20％-30％。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述锰盐溶液的通入速度为10mL/min-50mL/min，所述第二含氨溶液的通入速度为2mL/min-10mL/min。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，在将所述第一含氨溶液加入所述反应容器中作为所述底液后，对所述底液进行预加热，使其温度达到40℃-70℃。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，
9.一种根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法制得的四氧化三锰，其特征在于，所述四氧化三锰的D50粒径为5μm-10μm，振实密度＞2.2g/cm3，比表面积<0.7m2/g，粒度分布<0.65。
10.一种根据权利要求9所述的四氧化三锰在制备电池正极材料中的应用。
...
【技术特征摘要】
1.一种四氧化三锰的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s2中，控制反应体系的ph值为8-8.5。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述氧气通入所述反应容器中的质量流量与所述锰的质量流量比为(0.1-0.15)：100。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述锰盐溶液中锰盐的浓度为80g/l-150g/l；所述第二碱性溶液中碱的浓度为150g/l-300g/l；所述第二含氨溶液中溶质的质量分数为20％-30％。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁恩召，张荣洲，晋金鑫，王鸿，刘人生，肖伶俐，
申请(专利权)人：衢州华友钴新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。