[發明專利]一種復合錳礦制備錳酸鋰正極材料的方法

在審

• 申請號: 201711409657.3
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN108063247A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 湯依偉;吳理覺;文定強;梁衛春
• 申請（專利權）人: 清遠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: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/36
• 代理公司: 安化縣梅山專利事務所 43005
• 代理人: 夏贊希

本發明公開了一種復合錳礦制備錳酸鋰正極材料的方法，所述復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5%~10%，氧化錳含量為2％~3％，所述方法的具體步驟包括：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；將氧化劑加入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；對浸出液進行除雜，干燥后得到混合物；將混合物置于馬弗爐中預燒結，真空干燥小時得含二氧化錳的粉末；將粉末和鋰源置于馬弗爐中燒結，后隨爐自然冷卻至室溫，獲得錳酸鋰正極材料。通過本發明提供的方法制備鋰電池正極材料效率高、成本低，充放電性能好。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，尤其涉及一種復合錳礦制備錳酸鋰正極材料的方法。

背景技術

金屬錳是制備鋰電池正極材料不可缺少的金屬元素。現有技術中，制備鋰電池正極材料需要購置高純度的原料，使得成本較高。

目前金屬錳的生產方式采用電解法。電解金屬錳是用錳礦石經酸浸出獲得硫酸錳，再送電解槽電解析出的單質金屬。現有硫酸錳溶液的生產方法是：用破碎機將錳礦石破碎、研磨成粉，再將硫鐵礦粉與錳礦粉按照一定比例配制，再加水、加硫酸。經過加熱反應、除鐵、除重金屬、中和、壓濾.制得硫酸錳溶液。但是這種傳統工藝存在錳回收率低的技術問題。

因此，有必要提供一種新型的鋰電池正極材料的制備方法。

申請內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種復合錳礦制備錳酸鋰正極材料的方法，以解決現有鋰電池正極材料制備成本高的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種復合錳礦制備錳酸鋰正極材料的方法，所述復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5%~10%，氧化錳含量為2％~3％，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30℃~100℃，浸出時間為30min~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，干燥后得到混合物；

（4）將所述步驟（3）中的混合物置于馬弗爐中200℃~300℃預燒結1~5小時，真空干燥得含二氧化錳的粉末；

（5）將所述步驟（4）得到的粉末和鋰源置于馬弗爐中650℃~850℃燒結10~24小時，后隨爐自然冷卻至室溫，獲得錳酸鋰正極材料。

優選地，所述鋰源為乙酸鋰、碳酸鋰和氫氧化鋰中的一種或多種。

優選地，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、干燥后得到混合物。

優選地，所述步驟（4）具體包括：

將所述步驟（3）中的混合物置于馬弗爐中200℃~300℃預燒結1~5小時，60℃~120℃真空干燥8~12小時得含二氧化錳的粉末。

優選地，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。

優選地，所述脫硫劑為煤油、四氯化碳或硫化銨，脫硫溫度為120℃～200℃。

優選地，在所述步驟（1）之前還包括：