CN107482212A

CN107482212A - 一种超高克比容量球形锰酸锂的制备方法

Info

Publication number: CN107482212A
Application number: CN201710533668.6A
Authority: CN
Inventors: 张学红; 丁现亮; 刘琦; 杨忠彬; 和明莉; 常秀荣
Original assignee: Xinxiang Zhongtian New Energy Polytron Technologies Inc
Current assignee: Xinxiang Zhongtian New Energy Polytron Technologies Inc
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2017-12-15

Abstract

本发明公开了一种超高克比容量球形锰酸锂的制备方法，属于锂离子电池正极材料的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：一种超高克比容量球形锰酸锂的制备方法，其特征在于采用复合锰氧化合物作为锰源，该复合锰氧化合物由以下重量百分配比的组分组成：MnO 5%、Mn₂O₃ 5%、Mn₃O₄ 60%‑80%和MnO₂ 10%‑30%。本发明制得的锰酸锂材料颗粒均呈球形或类球形，粒度呈正态分布，加工性能优越，具有超高的克比容量，1C克容量可达124mAh/g以上，在具备超高克比容量的同时兼顾优越的循环性能，1C循环可达1000次以上。

Description

一种超高克比容量球形锰酸锂的制备方法

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料的合成技术领域，具体涉及一种超高克比容量球形锰酸锂的制备方法。

背景技术

能源、信息与环境构成了21世纪科学技术发展的三大主题。自人类文明至今，能源就与人类社会的生存与发展息息相关。世界各国想要实现可持续发展的目标就必须发展新能源技术，同时加强保护自然资源和环境。随着科学技术的进步，锂离子电池逐渐在动力、储能、通讯电子等电池领域得到广泛应用。

正极材料是锂离子电池的重要组成部分，占到锂离子电池成本的40%左右，也是决定锂离子电池性能的关键因素。正极材料是制约锂离子电池能量密度高低的关键因素，同时正极材料很大程度上决定了锂离子电池性能的好坏及其成本的高低，在锂离子电池的发展过程中，正极材料成为制约其大规模推广应用的瓶颈，因而制得性能优良、价格低廉的正极材料是锂离子电池商业化过程中的关键性因素。

锰酸锂是目前应用非常广泛的锂离子电池正极材料，它具有较高的电压平台、较高的安全性能和低廉的价格，尤其是在大容量动力电池领域具有广阔的应用前景。相比于钴酸锂等传统正极材料，锰酸锂具有资源丰富、成本低廉、环境友好、安全性好和倍率性能好等优点，是理想的动力电池正极材料。

目前国内锰酸锂生产厂家生产的容量型锰酸锂的克比容量大都集中在105-115mAh/g，虽然取得了较好的使用效果，但是其比容量有待进一步提高。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单且成本低廉的超高克比容量球形锰酸锂的制备方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种超高克比容量球形锰酸锂的制备方法，其特征在于采用复合锰氧化合物作为锰源，该复合锰氧化合物由以下重量百分配比的组分组成：MnO 5%、Mn₂O₃ 5%、Mn₃O₄ 60%-80%和MnO₂ 10%-30%。

进一步优选，所述的复合锰氧化合物由以下重量百分配比的组分组成：MnO 5%、Mn₂O₃ 5%、Mn₃O₄ 70%和MnO₂ 20%。

本发明所述的超高克比容量球形锰酸锂的制备方法，其特征在于具体步骤为：采用复合锰氧化合物和电池级碳酸锂作为主原料，并加入氧化铝、氧化镧、纳米二氧化钛或氧化镁中的一种或多种作为添加剂，锂锰配料摩尔比为0.52-0.60，添加剂对应成品含量为0.1%-1%，将主原料与添加剂在斜式混料机中混合均匀，再将混合均匀的物料于750-850℃预烧结15-20小时，及时收料并在湿度小于40%的除湿间进行破碎，再进行粉碎处理，将粉碎后的物料水洗后干燥，然后于650-750℃烧结10-15小时，最后均化过筛得到超高克比容量球形锰酸锂。

本发明制得的锰酸锂材料颗粒均呈球形或类球形，粒度呈正态分布，加工性能优越，具有超高的克比容量，1C克容量可达124mAh/g以上，在具备超高克比容量的同时兼顾优越的循环性能，1C循环可达1000次以上。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的锰酸锂的指标参数图；

图2是本发明实施例1制得的锰酸锂的粒度分析图；

图3是本发明实施例1制得的锰酸锂的扫描电镜图；

图4是本发明实施例2制得的锰酸锂的扫描电镜图；

图5是本发明实施例1制得的锰酸锂制作1500mAh软包锂离子电池测试性能曲线。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的上述内容做详细说明。

实施例1

采用复合锰氧化合物和电池级碳酸锂作为主原料，并加入氧化铝作为添加剂，锂锰配料摩尔比为0.54，添加剂对应成品含量为1%，复合锰氧化合物由以下重量百分配比的组分组成：MnO 5%、Mn₂O₃ 5%、Mn₃O₄ 70%和MnO₂ 20%，将主原料与添加剂在斜式混料机中混合均匀，再将混合均匀的物料于850℃预烧结15小时，及时收料并在湿度小于40%的除湿间进行破碎，再进行粉碎处理，将粉碎后的物料水洗后干燥，然后于650℃烧结15小时，最后均化过筛得到超高克比容量球形锰酸锂。

将制得的超高克比容量球形锰酸锂用于制作1500mAh软包锂离子电池，其电化学性能如下表所示：

项目	首放比容量mAh/g	容量保持80%循环次数	备注
				25℃环境下循环	≥120	≥800次	充放电电压3.0-4.2V

实施例2

采用复合锰氧化合物和电池级碳酸锂作为主原料，并加入氧化镁作为添加剂，锂锰配料摩尔比为0.60，添加剂对应成品含量为0.2%，复合锰氧化合物由以下重量百分配比的组分组成：MnO 5%、Mn₂O₃ 5%、Mn₃O₄ 60%和MnO₂ 30%，将主原料与添加剂在斜式混料机中混合均匀，再将混合均匀的物料于750℃预烧结20小时，及时收料并在湿度小于40%的除湿间进行破碎，再进行粉碎处理，将粉碎后的物料水洗后干燥，然后于750℃烧结10小时，最后均化过筛得到超高克比容量球形锰酸锂。

实施例3

采用复合锰氧化合物和电池级碳酸锂作为主原料，并加入纳米二氧化钛作为添加剂，锂锰配料摩尔比为0.60，添加剂对应成品含量为0.5%，复合锰氧化合物由以下重量百分配比的组分组成：MnO 5%、Mn₂O₃ 5%、Mn₃O₄ 80%和MnO₂ 10%，将主原料与添加剂在斜式混料机中混合均匀，再将混合均匀的物料于750℃预烧结20小时，及时收料并在湿度小于40%的除湿间进行破碎，再进行粉碎处理，将粉碎后的物料水洗后干燥，然后于750℃烧结10小时，最后均化过筛得到超高克比容量球形锰酸锂。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims

1.一种超高克比容量球形锰酸锂的制备方法，其特征在于采用复合锰氧化合物作为锰源，该复合锰氧化合物由以下重量百分配比的组分组成：MnO 5%、Mn₂O₃ 5%、Mn₃O₄ 60%-80%和MnO₂ 10%-30%。

2.根据权利要求1所述的超高克比容量球形锰酸锂的制备方法，其特征在于：所述的所述的复合锰氧化合物由以下重量百分配比的组分组成：MnO 5%、Mn₂O₃ 5%、Mn₃O₄ 70%和MnO₂20%。

3.根据权利要求1或2所述的超高克比容量球形锰酸锂的制备方法，其特征在于具体步骤为：采用复合锰氧化合物和电池级碳酸锂作为主原料，并加入氧化铝、氧化镧、纳米二氧化钛或氧化镁中的一种或多种作为添加剂，锂锰配料摩尔比为0.52-0.60，添加剂对应成品含量为0.1%-1%，将主原料与添加剂在斜式混料机中混合均匀，再将混合均匀的物料于750-850℃预烧结15-20小时，及时收料并在湿度小于40%的除湿间进行破碎，再进行粉碎处理，将粉碎后的物料水洗后干燥，然后于650-750℃烧结10-15小时，最后均化过筛得到超高克比容量球形锰酸锂。