[發明專利]一種碳納米管包覆錳酸鋰的工藝方法

有效

• 申請號: 202011598171.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112751022B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 趙春陽;錢飛鵬;李佳軍
• 申請（專利權）人: 無錫晶石新型能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 連云港聯創專利代理事務所(特殊普通合伙) 32330
• 代理人: 劉剛

本發明公開了一種碳納米管包覆錳酸鋰的工藝方法，先將碳納米管+NMP+碳酸鋰微粉進行高速研磨混合后，分散劑NMP能幫助碳納米管和碳酸鋰均勻分布在NMP溶劑內；混合物經一次高溫燒結后，碳酸鋰會進行分解，碳酸根離子會轉變成二氧化碳，同時Li?會被吸附性極強的碳納米管吸附，還原反應后LiOH和Li₂CO₃分子會依然均勻分布在碳納米管上；第二次加入了錳酸鋰后的又一次高溫氧化和還原反應能幫助帶有鋰離子的碳納米管吸附至錳酸鋰表面；碳納米管在錳酸鋰外部的均勻分布能在錳酸鋰充放電過程中給Li?的運動提供足夠的通道，循環性能約提高10％，倍率性能約提高3％。

技術領域

本發明涉及一種碳納米管包覆錳酸鋰的工藝方法。

背景技術

錳酸鋰材料作為新型動力型鋰離子電池正極材料具有很高的研究價值與改善空間，目前鋰離子電池正極材料領域一般采用鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鋁酸鋰等幾種材料，這些材料在性能方面各有側重，綜合來看，錳酸鋰材料具備安全性能好、性價比高等特點，但其倍率和高溫性能一直限制了其進一步發展。

為解決高溫和倍率等性能的缺陷，各大錳酸鋰生產企業都在進行摻雜、包覆等方面的研究，以抑制Jahn-Teller效應的發生，但是多年以來雖然有一定的成效，但尖晶石錳酸鋰結構的局限性，使得對其的性能改善并不理想。

發明內容

本發明提供一種新的碳納米管包覆錳酸鋰的生產工藝，目的為生產出具有更高高溫循環性能和倍率性能的錳酸鋰，而該錳酸鋰的合成，需要對包覆物碳納米管進行預處理，使其能夠很好的依附于錳酸鋰表面，以提高其對電解液的抗性。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

碳納米管具有很好的導電性能，其包覆完成能提供錳酸鋰在充放電過程中需要的鋰離子通道；碳納米管為無機物，單純的碳納米管是無法對錳酸鋰進行包覆的，所以本發明需對碳納米管進行預處理，使其能有效包覆于錳酸鋰表面，并具備一定的牢固性。

一種碳納米管包覆錳酸鋰的工藝方法，包括以下步驟：

S1、碳納米管預處理

S11、取碳納米管放入NMP溶劑中，碳納米管含量8～12％，加入碳酸鋰微粉進行球磨混合，其重量比為碳納米管：碳酸鋰1:0.3-0.5，同時加入氧化鋯研磨球；碳納米管的直徑約為20-30nm，碳酸鋰微粉的D50約為1-2μm，氧化鋯的粒徑2-3mm。

S12、將混合物直接進行高溫燒結處理，燒結溫度約650-680℃，燒結6h；

S13、在常溫條件下進行冷卻，冷卻環境濕度≤20％。

S2、碳納米管包覆

S21將燒結好的混合物進行二次球磨；

S22加入之前合成好的尖晶石型錳酸鋰，混合物占錳酸鋰重量1000± 100ppm；

S23、進行再次高溫燒結，燒結溫度約680-700℃，燒結時間4h；

S24、燒結完成后進行自然降溫；

S25、將降溫后的產品進行篩分、包裝。

進一步的，S11中球磨時料球比為每罐1:1-1.2，以速度1000±100 R /min，進行混合，混合時間3～6h。優選的，以速度1000R/min，進行混合，混合時間 4h。

進一步的，S21中二次球磨的轉速1500±200R/min，混合1.5～3h。優選的，轉速1500R/min，混合2h；

有益效果：