[發明專利]一種電池級四氧化三錳制備方法

在審

• 申請號: 202310030476.9
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN116282179A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 蔡鴻雁;肖宏;陳凱琳;邱小龍;潘韋靖;朱益均
• 申請（專利權）人: 廣西埃索凱新材料科技有限公司
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02
• 代理公司: 長沙德權知識產權代理事務所(普通合伙) 43229
• 代理人: 葛艷

本發明涉及四氧化錳制備技術領域，具體公開了一種電池級四氧化三錳制備方法，包括以下步驟：1)將軟錳礦粉碎后與水混合制成礦漿，礦漿采用多級噴淋的方式吸收二氧化硫氣體而得到硫酸錳還原液；2)將硫酸錳還原液與緩沖劑混合得到硫酸錳前置液，將硫酸錳前置液繼續與堿液、PH調節劑、氧化劑混合以進行反應，反應過程中通入空氣進行氧化反應；3)將步驟2)反應完成后的料漿進行陳化處理，陳化處理后過濾得到濾渣，將濾渣干燥、除磁后得到電池級四氧化三錳。本發明能有效降低能耗，簡化生產流程，并能獲得高度凈化、粒徑均勻、質量穩定、成本較低的電池級四氧化三錳。

技術領域

本發明涉及四氧化三錳制備技術領域，具體涉及一種電池級四氧化三錳制備方法。

背景技術

四氧化三錳為錳酸鋰正極材料的重要前驅體，電池級四氧化三錳對鉀、鐵、銅雜質含量要求較高，如根據鋰電池用四氧化三錳(YBT4736～2019)規定，合格品指標要求為鉀含量(ω/％)小于或等于0.005，鐵(ω/％)含量小于或等于0.005，銅(ω/％)含量小于或等于0.005。此外，對四氧化三錳產品的形貌控制、振實密度、粒度控制等要求也極為嚴格。根據制備原料來劃分，現有技術中制備電池級四氧化三錳方法包括：錳氧化物法、錳礦法、錳鹽法、錳金屬法等。其中錳氧化物法為將高價態的錳氧化物如二氧化錳、三氧化二錳加熱至950℃以上進行脫氧還原反應，可得到四氧化三錳，此方法焙燒時間和焙燒溫度對產物四氧化三錳的轉化率和晶型結構有較大影響，能制得顆粒較大、比表面積小的產品，但高溫焙燒耗能較高，在降碳背景下，實際應用有限。而錳礦法從原料礦端開始，將錳礦經還原、酸浸等過程處理后得到錳鹽溶液，再按錳鹽法制備四氧化三錳產品，由于從錳礦制取錳鹽的過程較為復雜，雜質含量較難控制，對生產技術要求較高，然而其從原料礦端開始，成本低廉、經濟價值高，是行業內的研究熱點。

公開號為CN115140774A的中國專利公開了一種四氧化三錳的制備方法，其采用水錳礦為原料，再通過高溫焙燒制得三氧化二錳，再將三氧化二錳與甲烷氣體反應，制得四氧化三錳，該方法制備效率高、產品純度高，但焙燒能耗較大。公開號為CN115286041A的中國專利公開了一種高純四氧化三錳的焙燒制造方法，其采用錳鹽、錳金屬等為原料，再通過高溫焙燒、冷卻、粉碎后制得四氧化三錳，該方法制造的四氧化三錳雜質含量低，但同樣能耗較大，不利于產業化實施。公開號為CN?101049971?A的中國專利公開了一種以軟錳礦為原料制備高純四氧化三錳的方法，該方法中原料錳礦需先酸浸再通入二氧化硫得到硫酸錳溶液，再提取經過除雜凈化后的硫酸錳溶液，在堿性條件下通入空氣氧化得到產物高純四氧化三錳，根據產物分析結果可知，該方法制備的四氧化三錳比表面積及雜質含量不符合《鋰電池用四氧化三錳》(YB/T?4736～2019)中的指標要求。

因此，本發明旨在開發一種以軟錳礦為原料，能耗低、經濟效益高，且符合行業標準的電池級四氧化三錳制備方法。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種能耗低、純度高、質量穩定的電池用四氧化三錳制備方法。

本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

一種電池級四氧化三錳制備方法，包括以下步驟：

1)將軟錳礦粉碎后與水混合制成礦漿，礦漿采用多級噴淋的方式吸收二氧化硫氣體而得到硫酸錳還原液；該步驟能耗低，無需高溫，有利于降低生產綜合能耗，且產出廢渣少，利于環保，同時經過工藝優化后產出的溶液純度高、雜質少；

2)將硫酸錳還原液與緩沖劑混合得到硫酸錳前置液，將硫酸錳前置液繼續與堿液、PH調節劑、氧化劑混合以進行反應，反應過程中通入空氣；該步驟中有利于物料分散、使反應完全并形成質量穩定的產品。

3)將步驟2)反應完成后的料漿進行陳化處理，陳化處理后過濾得到濾渣，將濾渣干燥、除磁后得到電池級四氧化三錳。

進一步地，步驟1)中，軟錳礦經過預處理使含水量為5～12％。經過水分控制后的軟錳礦破碎效果好，粒度均一，制漿和反應效果明顯提升。