[發(fā)明專利]提高錳酸鋰產(chǎn)能及錳酸鋰電池中正極壓實(shí)密度的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110327883.3
• 申請(qǐng)日: 2011-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN102364724A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李華成;李肇佳;詹海青;李普良;陳平;胡明超;張發(fā)明;王春飛;陳南雄;張麗云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M4/139
• 分類號(hào): H01M4/139
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 45104
• 代理人: 翁建華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提高錳酸鋰產(chǎn)能及錳酸鋰電池中正極壓 實(shí)密度的方法。

背景技術(shù)

近年來，由于全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)、大氣污染、溫室效應(yīng)等原因，在全世界掀起了一 個(gè)發(fā)展新能源汽車的高潮，中國政府在發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)上決心很大，相繼出臺(tái)了一系列 鼓勵(lì)政策，新能源汽車已成為汽車行業(yè)的熱點(diǎn)，而動(dòng)力電池作為新能源汽車的“心臟”，其 研發(fā)與生產(chǎn)成為發(fā)展新能源汽車的重中之重。CMIC專家預(yù)測到2012年，中國將形成50萬 輛新能源汽車產(chǎn)能，形成10億安時(shí)的車用高能單體動(dòng)力電池生產(chǎn)能力，國內(nèi)汽車動(dòng)力電池 市場規(guī)模可達(dá)到100億元。

鋰離子動(dòng)力電池的關(guān)鍵組成部分正極材料主要為錳酸鋰和磷酸鐵鋰，日本和韓國偏向于 使用錳系，近幾年日本在不斷擴(kuò)大錳酸鋰的生產(chǎn)規(guī)模，據(jù)報(bào)道，到2012年日本電工株式會(huì) 社錳酸鋰總生產(chǎn)能力將達(dá)到6700噸/年，日本戶田工業(yè)株式會(huì)社將達(dá)到6500噸/年。美國偏 向于鐵系，但近期也加大了錳系材料的研究。磷酸鐵鋰由于低溫性能和批次穩(wěn)定性較差，目 前尚未大批量地投入使用，而錳酸鋰在技術(shù)上更加成熟，具有很好的低溫性能和批次穩(wěn)定性。

國內(nèi)錳酸鋰材料現(xiàn)正處于快速發(fā)展階段，技術(shù)在不斷進(jìn)步，性能在不斷改善，產(chǎn)能在不 斷提高，但產(chǎn)品性能與日本等發(fā)達(dá)國家比還有一定差距。因此，我們必須在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步吸收國外先進(jìn)技術(shù)，廣泛收集國內(nèi)外有關(guān)鋰電行業(yè)的技術(shù)信息，加大研發(fā)力度，開發(fā) 自主創(chuàng)新的新技術(shù)，爭取在降低成本、改善性能方面有較大的突破，大大推動(dòng)我國鋰電產(chǎn)業(yè) 的快速發(fā)展。

目前，國內(nèi)生產(chǎn)錳酸鋰的方法幾乎都是粉料燒結(jié)，堆比重小，單臺(tái)爐子產(chǎn)量低，物料接 觸也不緊密，孔隙率大，物料粒子間反應(yīng)不充分，性能有缺陷，錳酸鋰電池中正極壓實(shí)密度 也難以提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單且易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的提高錳酸鋰產(chǎn)能 及錳酸鋰電池中正極壓實(shí)密度的方法。

本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

本發(fā)明的方法包括以下各步驟：

(1)取燒結(jié)前的按配方混合的二氧化錳與碳酸鋰混合料，加入質(zhì)量比0.6-1.2％的有機(jī) 粘結(jié)劑羥基纖維素CMC，混勻；

(2)將步驟(1)制得的混合料裝入壓機(jī)的模具中；

(3)將裝好料的模具放到壓機(jī)的測壓臺(tái)上，以300-600kg/cm²壓力壓制成錳酸鋰團(tuán)塊；

(4)將壓制好的錳酸鋰團(tuán)塊放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800-850℃，燒結(jié)時(shí)間為 10-15小時(shí)；

(5)燒結(jié)反應(yīng)結(jié)束后，將燒結(jié)好的錳酸鋰團(tuán)塊破碎，用0.045mm分析篩篩分，篩下產(chǎn) 品為錳酸鋰產(chǎn)品；

(6)將錳酸鋰產(chǎn)品按常規(guī)方法壓制成極片，測壓實(shí)密度；

(7)將錳酸鋰極片按常規(guī)方法做成053048鋁殼實(shí)效電池并檢測其容量及衰減性能。

步驟(1)中加入有機(jī)粘結(jié)劑羥基纖維素CMC的質(zhì)量比為0.6-1.2％，

步驟(3)中的加壓時(shí)間3-10秒。

步驟(3)中的錳酸鋰團(tuán)塊邊長20-50mm。

步驟(3)中的錳酸鋰團(tuán)塊以橢圓形最好。

步驟(5)中燒結(jié)好的錳酸鋰團(tuán)塊破碎的控制粒度為D50≤15μ。

步驟(5)中燒結(jié)好的錳酸鋰團(tuán)塊可由剛玉對(duì)輥機(jī)破碎。

本方法是將錳酸鋰燒結(jié)前的混合料壓成團(tuán)塊再放到燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，由于經(jīng)壓團(tuán)的物 料接觸很緊密，燒結(jié)料堆比重由未經(jīng)壓團(tuán)燒結(jié)的1.06提高到1.39，提高了31％，相應(yīng)的窯 爐產(chǎn)量可提高31％，而電耗及工時(shí)幾乎不變，即在幾乎相同的電耗及工時(shí)的情況下，錳酸鋰 的產(chǎn)能可提高31％，同時(shí)，也大大改善了物料間的高溫固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件，有利于反應(yīng)產(chǎn) 物晶粒的長大及晶形完善，使得錳酸鋰產(chǎn)品的質(zhì)量得到了改善，孔隙率減小，錳酸鋰電池中 正極壓實(shí)密度由2.90左右提高到3.00以上，這有利于提高電池的體積能量密度，滿足了市 場需要。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明在燒結(jié)前的混合料中加入了有機(jī)粘結(jié)劑羥基纖維素，可大大提高團(tuán)塊強(qiáng)度，確保 團(tuán)塊在裝運(yùn)過程中不粉碎，而有機(jī)粘結(jié)劑羥基纖維素在高溫?zé)Y(jié)時(shí)生成氣相揮發(fā)，不會(huì)殘留 在錳酸鋰產(chǎn)品中影響產(chǎn)品質(zhì)量。