[發明專利]一種復合錳礦制備鋰電池正極材料的方法

在審

• 申請號: 201711409650.1
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN108183207A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 湯依偉;吳理覺;梁衛春;郭權文
• 申請（專利權）人: 湖南佳納能源科技有限公司;廣東佳納能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 安化縣梅山專利事務所 43005
• 代理人: 夏贊希

1.一種復合錳礦制備鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述復合錳礦主要由硫化錳和氧化錳組成，其中硫化錳含量為70％~75％，氧化錳含量為10％~15％，所述正極材料的組成為：Li_xCo_0.25Mn_0.7V_0.3O_y／C，其中x＝1~2，y＝2~4，所述方法的具體步驟包括：

（1）將復合錳礦和硫酸溶液置于反應器中進行自氧化還原浸出，其中硫酸溶液的加入量與復合錳礦的重量比為2~10∶1，浸出溫度為40℃~100℃，浸出時間為40min～120min；

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

（3）對所述步驟（2）中得到的浸出液進行除雜，干燥后析出硫酸錳；

（4）按化學計量比將硫酸鈷、硫酸釩和所述步驟（3）中制備的硫酸錳溶于去離子水中，濃度為2.5~3mol／L，攪拌均勻，隨后加入反應釜中，加入氨水和氫氧化鈉溶液調節pH值達到10~10.5，在60~80℃的水浴中蒸發水分至溶膠，冷卻至室溫，之后將溶膠置于馬弗爐中通入氬氣加熱，直至完全干燥，制得前驅體；

（5）將所述步驟（4）中制備的前驅體與碳酸鋰按比例混合均勻，進行煅燒得到所述正極材料。

2.根據權利要求1所述的復合錳礦制備鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述正極材料的組成為：Li_1.5Co_0.25Mn_0.7V_0.3O₄／C。

3.根據權利要求1所述的復合錳礦制備鋰電池正極材料的方法，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，留濾液；在該濾液中加入硫化鹽去除重金屬離子，調節pH值為4.5~5.0，過濾、干燥后析出硫酸錳。

4.根據權利要求1所述的復合錳礦制備鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述步驟（5）具體包括：

將前驅體與碳酸鋰按比例混合均勻，在550~600℃下預燒2~3h，隨爐冷卻，冷卻后研磨；

再在850~900℃下煅燒8~9h，隨爐冷卻，冷卻后繼續研磨；

最后在950~1000℃下煅燒2~3h，自然冷卻，冷卻后研磨，過篩，得到所述正極材料。

5.根據權利要求1所述的復合錳礦制備鋰電池正極材料的方法，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硫的溶劑，將含有單質硫的溶劑冷卻，使其中的單質硫析出得到單質硫產品。

6.根據權利要求5所述的復合錳礦制備鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述脫硫劑為煤油、四氯化碳或硫化銨，脫硫溫度為120℃~180℃。

7.根據權利要求1所述的復合錳礦制備鋰電池正極材料的方法，其特征在于，在所述步驟（1）之前還包括：

將復合錳礦進行破碎、研磨、磁選，得到粒度均為小于150目的復合錳礦。

8.根據權利要求7所述的復合錳礦制備鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述研磨為采用行星式球磨機進行高速研磨。

9.根據權利要求1所述的復合錳礦制備鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述步驟（1）中，對置于反應器中進行自氧化還原浸出的復合錳礦和硫酸溶液進行攪拌，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。

10.根據權利要求1所述的復合錳礦制備鋰電池正極材料的方法，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。