[發明專利]鋰離子動力電池用錳酸鋰正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711049403.5
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN108083342B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 彭愛國;賀周初;莊新娟;汪永斌;任荇;余長艷;李彬星;劉艷;廖利兵;蔣珊
• 申請（專利權）人: 湖南海利鋰電科技股份有限公司
• 主分類號: C01G45/12
• 分類號: C01G45/12;C01G51/00;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 張鮮

1.一種鋰離子動力電池用錳酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將電解二氧化錳分散于水中，得到電解二氧化錳懸浮液；在攪拌條件下，將氫氧化鈉溶液和含摻雜金屬離子的可溶性錳鹽溶液同時滴加至所述電解二氧化錳懸浮液中，滴加的同時通入空氣進行氧化反應，生成球形摻雜二氧化錳；所述含摻雜金屬離子的可溶性錳鹽溶液中，Mn²⁺濃度為0.2～1.0mol/L，摻雜離子濃度為0.1～0.5mol/L；氫氧化鈉溶液中氫氧化鈉的濃度為0.5～2.0mol/L；電解二氧化錳懸浮液中電解二氧化錳的濃度為100～300g/L，電解二氧化錳的粒徑為5～7μm，通入空氣的流量為0.1～0.5M³/h；

（2）將步驟（1）所得的球形摻雜二氧化錳和鋰源混合后進行燒結，粉碎，得到球形摻雜錳酸鋰前驅體；

（3）將步驟（2）所得的球形摻雜錳酸鋰前驅體在氧化氣氛下焙燒，粉碎，得到鋰離子動力電池用錳酸鋰正極材料。

2.根據權利要求1所述的鋰離子動力電池用錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，所述可溶性錳鹽為氯化錳、硫酸錳、硝酸錳中的一種或多種，所述摻雜金屬離子為Al³⁺、Cr³⁺、Mg²⁺、Co²⁺中的一種或多種，所述摻雜金屬離子對應的可溶性鹽為氯化物、硫酸鹽或硝酸鹽中的一種或多種。

3.根據權利要求1或2所述的鋰離子動力電池用錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，含摻雜金屬離子的可溶性錳鹽溶液的滴加速率為0.9～6.0mL/min，氫氧化鈉溶液的滴加速率為1.8～7.0mL/min；氧化反應中，體系pH值為7～10，反應溫度為10～90℃，加料反應時間為10～20h，加料完成后繼續反應2h。

4.根據權利要求3所述的鋰離子動力電池用錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，所述鋰源中的Li與球形摻雜二氧化錳中的Mn的摩爾配比為Li/Mn=0.53～0.6∶1。

5.根據權利要求4所述的鋰離子動力電池用錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述鋰源為氫氧化鋰或碳酸鋰，所述氫氧化鋰為電池級氫氧化鋰，所述碳酸鋰為電池級碳酸鋰。

6.根據權利要求4或5所述的鋰離子動力電池用錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，所述燒結具體過程為：以1～5℃/min的速率升溫至400～600℃，燒結5～10h，再以1～5℃/min的速率降溫至300℃，隨爐冷卻至室溫。

7.根據權利要求6所述的鋰離子動力電池用錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中，所述焙燒的具體過程為：以1～5℃/min的速率升溫至800～900℃，焙燒10～20h，再以1～5℃/min的速率降溫至300℃，隨爐冷卻至室溫。

8.根據權利要求7所述的鋰離子動力電池用錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中，所述氧化氣氛為通入流量為0.5～2.5M³/h的空氣或通入流量為0.1～0.5M³/h的氧氣。

9.一種如權利要求1～8任一項所述的制備方法所制得的鋰離子動力電池用錳酸鋰正極材料，平均粒徑為6～8μm，振實密度大于2.2g/cm³，硫酸根含量小于0.04%，形貌為規則球形。