[發明專利]一種改性尖晶石型錳酸鋰的制備方法

無效

• 申請號: 201310029928.8
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103107328A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 涂國營;商士波;文一波;吳傳勇;魏有清;張守祥;劉力瑋
• 申請（專利權）人: 湖南桑頓新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/62
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所 43108
• 代理人: 顏昌偉

1.一種改性尖晶石型錳酸鋰的制備方法，其步驟如下：

1）配制溶液：用去離子水將可溶性錳鹽和M2鹽配制錳與摻雜元素的混合液，M2為Al、Ni、Co、Mg、Cr、Fe或Zn的可溶性鹽，配制絡合劑溶液，配制沉淀劑溶液；

2)制備共沉淀：將錳與摻雜元素的混合液、絡合劑溶液、沉淀劑溶液以均勻的泵速連續不斷泵入反應釜中，使錳與摻雜離子生成共沉淀，并將沉淀干燥；

3)一次焙燒：將所得共沉淀在空氣中焙燒，焙燒溫度為900-1100℃，冷卻后再進行破碎、分級得到摻雜氧化物；

4)混料：將所得摻雜氧化物與鋰源、M1源、M3源混合均勻，其中鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰、醋酸鋰中的一種或幾種；M1源為氧化鎂、氫氧化鎂、硝酸鎂、硫酸鎂、氧化鎳、氯化鎳、硫酸鎳中的一種或幾種；M3源為磷酸、磷酸鋰、磷酸二氫銨、氟化鋰其中的一種或幾種；

5)二次焙燒：將干燥的混合物在空氣氣氛下焙燒，焙燒溫度為750-1050℃，冷卻后進行破碎、分級得到成品尖晶石型錳酸鋰；

最終產品的化學式滿足Li_1-xM1_xMn_2-yM2_yO₄/M3_z，0≤x≤0.2，0≤y≤0.25，0≤z≤0.15，且xyz都相互獨立，互不影響。

2.根據權利要求1所述的改性尖晶石型錳酸鋰的制備方法，所述步驟1）中錳鹽和M2鹽的總濃度為0.5-5mol/L。

3.根據權利要求1所述的改性尖晶石型錳酸鋰的制備方法，所述步驟1）中絡合劑為能與金屬離子絡合的有機或無機物中的一種或幾種，優選氨水和EDTA，絡合劑濃度為0.2-5.0mol/L。

4.根據權利要求1所述的改性尖晶石型錳酸鋰的制備方法，所述步驟1）中沉淀劑為堿金屬和堿土金屬的可溶性氫氧化物，濃度為0.5-6.0mol/L；或草酸及其可溶性草酸鹽，濃度為0.3-3.0mol/L；或碳酸銨及其它可溶性碳酸鹽，濃度為0.3-3.0mol/L。

5.根據權利要求1所述的改性尖晶石型錳酸鋰的制備方法，所述步驟2）中制備錳與摻雜離子的共沉淀過程中，固含量控制在50-300g/L，恒溫在15-65℃下并同時啟動攪拌，攪拌速度為50-200rpm，生成物通過溢流口進入陳化釜，經過陳化處理3-30小時后，反復壓濾或離心、洗滌，直到PH值小于等于8.5，再用微波干燥機進行干燥，干燥溫度為40-110℃。

6.根據權利要求1所述的改性尖晶石型錳酸鋰的制備方法，所述步驟2）中制備錳與摻雜離子的共沉淀時，在氮氣保護下進行反應，生成物進入陳化釜前的反應時間為3-6小時。

7.根據權利要求1所述的改性尖晶石型錳酸鋰的制備方法，所述步驟4）中混料時，用干法或者濕法進行，并且濕法混料時，所使用的分散劑為甲醇、乙醇、丙酮、異丙醇中的一種或幾種。

8.根據權利要求1所述的改性尖晶石型錳酸鋰的制備方法，所述步驟2）中制備共沉淀的過程中，將錳與摻雜元素的混合液、絡合劑溶液、沉淀劑溶液連續不斷泵入反應釜中的泵速為0.6-1.4L/min，反應過程中反應釜中的PH在11.32-11.42之間。

9.根據權利要求1所述的改性尖晶石型錳酸鋰的制備方法，所述步驟3）、步驟5）中一次焙燒和二次焙燒的焙燒時間均為10-20h。