[發明專利]一種輔助燃燒法制備單晶錳酸鋰材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110298670.6
• 申請日: 2021-03-20
• 公開（公告）號: CN113122920A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 陳鵬鹛;陳靜波
• 申請（專利權）人: 安徽博石高科新材料股份有限公司
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B1/02;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及化學電源技術領域，具體是一種輔助燃燒法制備單晶錳酸鋰材料的制備方法，包括以下步驟：S1.按摩爾質量比錳化合物:鋰化合物:摻雜元素M化合物:聚乙烯吡絡烷酮:去離子水=0.8?1.0:1?1.2:0?0.2:0.1?0.3:30?50，稱取原料；S2.將S1中稱量好的錳化合物、鋰化合物、摻雜元素M化合物和聚乙烯吡絡烷酮加入槳式攪拌器中，之后再加入S1中稱量好的去離子水，開啟槳式攪拌器，使得錳化合物、鋰化合物、摻雜元素M化合物和聚乙烯吡絡烷酮溶解在去離子水中。本發明的有益效果為空隙小、壓實密度高、倍率性好、首放和循環性能高等并且原料種類較少，價格便宜，并且在生產的過程中不會產生大量的肥料，使得生產過程更加環保，能夠有效地降低產品的成本，并且提高產品的生產效率。

技術領域

本發明涉及化學電源技術領域，具體是一種輔助燃燒法制備單晶錳酸鋰材料的制備方法。

背景技術

錳酸鋰是一種無機化合物，化學式為LiMn₂O₄，錳酸鋰主要為尖晶石型錳酸鋰，尖晶石型錳酸鋰LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三維鋰離子通道的正極材料，一直受到國內外很多學者及研究人員的極大關注，它作為電極材料具有價格低、電位高、環境友好、安全性能高等優點，是最有希望取代鈷酸鋰LiCoO₂成為新一代鋰離子電池的正極材料。

中國專利號CN106532033A3提供一種混合錳酸鋰材料的制備方法，包括以下步驟：(1)大顆粒錳酸鋰材料的制備，(2)小顆粒錳酸鋰材料的制備，(3)大小顆粒混合，即可得到混合的錳酸鋰材料。本發明的一種混合錳酸鋰正極材料，通過大小顆粒混摻技術制得高壓實、高倍率的錳酸鋰材料；該方法工藝簡單，操作方便，易于實現工業化生產，而且生產過程無污染，對環境友好。

目前工業化生產的錳酸鋰均為小尺寸的一次顆粒團聚而成的二次顆粒，一次小晶粒尺寸較小，晶體缺陷較多，Li+擴散和遷移時受到的阻礙較多，產品表現出壓實密度不高，倍率性能和循環性能不佳等缺點。因此，亟需設計一種來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種輔助燃燒法制備單晶錳酸鋰材料的制備方法，以解決上述背景技術中提出的晶體缺陷較多，Li+擴散和遷移時受到的阻礙較多，產品表現出壓實密度不高，倍率性能和循環性能不佳等問題。

本發明的技術方案是：一種輔助燃燒法制備單晶錳酸鋰材料的制備方法，包括以下步驟：

S1.按摩爾質量比錳化合物:鋰化合物:摻雜元素M化合物:聚乙烯吡絡烷酮:去離子水=0.8-1.0:1.0-1.2:0-0.2:0.1-0.3:30-50，稱取原料；

S2.將S1中稱量好的錳化合物、鋰化合物、摻雜元素M化合物和聚乙烯吡絡烷酮加入槳式攪拌器中，之后再加入S1中稱量好的去離子水，開啟槳式攪拌器，使得錳化合物、鋰化合物、摻雜元素M化合物和聚乙烯吡絡烷酮溶解在去離子水中形成溶液；

S3.將S2中溶液輸送至電加熱攪拌罐中，加熱攪拌至形成凝膠，使得溶液形成凝膠狀，然后對凝膠狀原料加熱干燥，接著將原料放入加熱燃燒爐中，使得原料加熱燃燒，得到黑色疏松塊狀前驅體；

S4.將S3中黑色疏松塊狀前驅體放置在分散機內進行分散處理，分散處理完成后，使用窯爐燒結得到成品。

進一步地，所述S1中錳化合物為Mn（CH₃CO₂）₂·4H₂O，且鋰化合物為LiCH₃CO₂·2H₂O。

進一步地，所述S2中槳式攪拌器的攪拌速度為300-500r/min，且攪拌時間為10-15min，所述S3中加熱干燥的加熱溫度為120-150℃，且加熱時間為60-120min。