[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)錳酸鋰的方法

有效

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• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103466714A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬巖華
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫晶石新型能源有限公司
• 主分類號: C01G45/12
• 分類號: C01G45/12;H01M4/505
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 曾少麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)錳酸鋰的方法。

背景技術(shù)

錳酸鋰材料（LiMn₂O₄）作為鋰離子電池的正極材料，被大量應用于通訊、電動工具、電動自行車及電動汽車動力電池等領(lǐng)域。對于錳酸鋰材料的生產(chǎn)方法，目前行業(yè)內(nèi)主流的合成方法為高溫固相法，即選擇鋰、錳的氧化物或碳酸物等固態(tài)化合物，通過高溫灼燒使其反應生成錳酸鋰材料。

在采用電解二氧化錳（EMD）作為前驅(qū)體，配以鋰元進行高溫固相法生產(chǎn)錳酸鋰材料的方法中，均要用到耐火材料（或不銹鋼介質(zhì)）作為承燒介質(zhì)。如圖1（a）所示，在現(xiàn)有的生產(chǎn)方法中，進料材料為固體粉末狀材料2，所以需要耐火匣缽1進行承燒裝載。這種生產(chǎn)方法中，由于耐火匣缽1的引入，待燒材料與空氣的接觸面積較小，使得燒結(jié)反應中吸氧和放氧等反應不容易進行。人們通常通過大量的鼓風排風，使窯腔中的空氣流通，進而促進吸放氧等反應的發(fā)生。

由于耐火材料引入，使材料燒成過程中，與空氣接觸面及與耐材接觸面的材料具有性能方面的差異，一定程度上破壞了材料的一致性。并且，由于承燒介質(zhì)的存在，燒成加熱的方式變得復雜，有一部分需要熱傳導，即先將承燒介質(zhì)加熱，再由承燒介質(zhì)熱傳導給待燒材料，而承燒介質(zhì)的導熱性通常較差，這就造成了一定的能源浪費。由于強制鼓風排風，又使得窯爐的熱損失增大，窯爐的保溫功率增大，造成了大量能源的浪費。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種生產(chǎn)錳酸鋰的方法，以節(jié)約資源及材料成本，降低能耗，增加產(chǎn)能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明一種生產(chǎn)錳酸鋰的方法，包括以下步驟：

（a）原料的混合：取電解二氧化錳和含鋰化合物，采用干法混合，其中，所述電解二氧化錳與含鋰化合物，以Mn:Li的摩爾比為2：1.08進行配比混料，獲得充分混合均勻的原材料；

（b）預燒：將混合好的原材料加熱至550～650℃，保溫1～2小時；

（c）壓塊處理：向上述預燒后所得材料中加入膠粘劑，加入所述膠粘劑的量以質(zhì)量百分比計為2%～5%，然后將混入膠粘劑的物料在輥壓機上壓成塊，將料塊根據(jù)承燒板尺寸切成需要的大小，得到塊狀進燒材料，待燒成；

（d）燒成：將上述料塊堆疊在承燒板上，放進燒成窯燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750～850℃，保溫3～5小時，然后自然降溫，完成燒結(jié)過程；

（e）破碎：采用軋料機將料塊壓碎，即得成品。

優(yōu)選地，在所述步驟（a）中，所述電解二氧化錳的平均粒徑為6～15微米。

優(yōu)選地，在所述步驟（a）中，所述含鋰化合物為碳酸鋰、氫氧化鋰、草酸鋰中的任意一種。

優(yōu)選地，在所述步驟（c）中，所述膠粘劑為易低溫揮發(fā)的有機粘合劑。

優(yōu)選地，在所述步驟（c）中，所述膠粘劑為聚乙烯醇的水溶液。

優(yōu)選地，在所述步驟（c）中，所述膠粘劑的濃度以質(zhì)量分數(shù)計為0.2%～0.5%。

優(yōu)選地，在所述步驟（c）中，壓成的料塊的厚度為20～50mm，密度為2.2～3.5g/cm³。

優(yōu)選地，在所述步驟（d）中，將料塊堆疊在承燒板上，放進燒成窯燒結(jié)時，采用料條墊放或料塊等距排放的方式。

優(yōu)選地，在所述步驟（d）中，采用所述料條墊放方式時，在上下料塊間設(shè)有墊放料條或料塊，以在各料塊之間留夠足夠的通氣空間，所述墊放料條或料塊尺寸為長和寬均為20cm的柱狀條塊。

其中，料條墊放方式是指將料塊摞在一起，為了在各料塊之間留夠足夠的通氣空間，可在各料塊中間墊放尺寸較小的料塊或料條；料塊等距排放方式是指將料塊立起來，為了在各料塊之間留夠足夠的通氣空間，將各料塊等距排放，各料塊中間留有一定的空隙。

本發(fā)明所達到的有益效果是：

（1）本發(fā)明采用將粉末狀材料壓塊后再進燒的工藝，在燒成過程中免除或減少了承燒耐材，使燒成過程中的加熱的主要方式變?yōu)闊彷椛浜蜔釋α鳎共牧吓c空氣的接觸面增大，更易于燒成反應的發(fā)生，同時由于粉末狀的原材料被壓擠到一起，相互接觸更緊密，使燒結(jié)反應中的傳熱過程變得易于發(fā)生，使材料燒成變得容易，可比粉末狀原材料采用耐火材料承燒的方式縮短燒成時間，將常規(guī)的錳酸鋰燒成的高溫保溫時間由原來的10小時以上縮至3～5小時。

（2）在配料時，鋰元材料減少其常規(guī)配比的5%～10%，節(jié)約了資源及材料成本。