[發(fā)明專利]一種具有核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711409645.0
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN108183206A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯依偉;吳理覺;郭權(quán)文;梁衛(wèi)春
• 申請（專利權(quán)）人: 清遠(yuǎn)佳致新材料研究院有限公司;廣東佳納能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 安化縣梅山專利事務(wù)所 43005
• 代理人: 夏贊希

1.一種具有核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的制作方法，其特征在于，所述方法的具體步驟包括：

（1）將復(fù)合錳礦和硫酸溶液置于反應(yīng)器中進(jìn)行自氧化還原浸出，其中，硫酸溶液的加入量與復(fù)合錳礦的重量比為2~10∶1，浸出溫度為30℃~100℃，浸出時間為30min~120min，所述復(fù)合錳礦主要由硫化錳、氧化錳和碳酸錳組成，其中碳酸錳含量為70％~75％，硫化錳含量為6%~12%，氧化錳含量為3％~5％；

（2）將氧化劑加入所述步驟（1）的反應(yīng)器中進(jìn)行氧化浸出，過濾，得到含有硫酸錳的浸出液和含單質(zhì)硫的浸出渣；

（3）對所述步驟（2）中得到的浸出液進(jìn)行除雜，干燥后得到混合物；

（4）將所述步驟（3）中的混合物、鎳鈷錳前驅(qū)體和鋰源放入馬弗爐原位煅燒后獲得錳酸鋰和鎳鈷錳的原位復(fù)合物；

（5）將所述步驟（4）中得到的所述原位復(fù)合物采用0.05~0.25mol/L的硝酸溶液洗滌，制得內(nèi)核；

（6）將所述步驟（5）中制得的內(nèi)核加入金屬鹽溶液中制得懸濁液，經(jīng)噴霧干燥、微波燒結(jié)、破碎過篩、分級后獲得核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的制作方法，其特征在于，在所述步驟（1）之前還包括：

將復(fù)合錳礦進(jìn)行破碎、研磨、磁選，得到粒度均為小于150目的復(fù)合錳礦。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的制作方法，其特征在于，所述步驟（1）中對反應(yīng)器中進(jìn)行自氧化還原浸出的復(fù)合錳礦和硫酸溶液攪拌，攪拌速度為200r/min~1000r/min，所述硫酸溶液中H⁺的濃度為1.0mol/L~8mol/L，且自氧化還原浸出過程中不添加氧化劑或還原劑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的制作方法，其特征在于，將所述步驟（3）具體為：

在所述步驟（2）中得到的浸出液中，加入雙氧水除去溶液中的鐵雜質(zhì)，留濾液；在該濾液中加入硫化鹽去除重金屬離子，調(diào)節(jié)pH值為4.5~5.0，過濾、干燥后得到混合物。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的制作方法，其特征在于，還包括：

將所述步驟（2）中得到的浸出渣加入脫硫劑中得到脫硫渣和含有單質(zhì)硫的溶劑，將含有單質(zhì)硫的溶劑冷卻，使其中的單質(zhì)硫析出得到單質(zhì)硫產(chǎn)品，其中，所述脫硫劑為煤油、四氯化碳或硫化銨，脫硫溫度為120℃~200℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的制作方法，其特征在于，所述步驟（2）中的氧化劑為氧氣，所述氧氣分壓為0.15~0.5MPa。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的制作方法，其特征在于，所述步驟（4）具體包括：

將所述步驟（3）中的混合物、鎳鈷錳前驅(qū)體和鋰源在馬弗爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為650~1050℃，煅燒時間2~40h，制得錳酸鋰和鎳鈷錳的原位復(fù)合物。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的制作方法，其特征在于，所述步驟（5）具體包括：

將步驟（4）中得到的所述原位復(fù)合物加入至濃度為0.05~0.25mol/L的硝酸溶液中，攪拌混合得懸濁液，將所述懸濁液離心分離，去離子水洗滌、100~150℃干燥后，制得內(nèi)核。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的制作方法，其特征在于，所述步驟（6）中的金屬鹽為硝酸鎳、硝酸鋁、硝酸鎂、硝酸錫、硝酸銅、硝酸鋅、硝酸釔和硝酸鉻中的一種或多種。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的制作方法，其特征在于，所述鋰源為乙酸鋰、碳酸鋰和氫氧化鋰中的一種或多種。