CN112750998B - 一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法，该工艺方法包括以下步骤：二氧化锰预处理,选取D50=6μm左右的电解二氧化锰颗粒，进行球磨，经1000R/min球磨4h；二氧化锰与球形锰酸锂混合,称取球形锰酸锂和球磨后的二氧化锰，两者放入同一容器，加入乙醇溶剂，搅拌混合，然后加入氨水，边加边搅拌，调节至溶胶状，即溶胶A；往溶胶A中加入碳酸锂微粉，加入碳酸锂，低速搅拌混合均匀；高温烧结,将上述混合物进行干燥。该尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法，可保证球形锰酸锂结构的完整性，增加循环性能，且不会产生离子交换的阻碍，因此不会像常规阳离子包覆一样，降低了球形锰酸锂的容量。

Description

一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法
技术领域
本发明涉及尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂领域，具体为一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法。
背景技术
锰酸锂材料作为新型动力型锂离子电池正极材料具有很高的研究价值与改善空间，目前锂离子电池正极材料领域一般采用钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、铝酸锂等几种材料，这些材料在性能方面各有侧重，综合来看，锰酸锂材料具备安全性能好、性价比高等特点，但其倍率和高温性能一直限制了其进一步发展；
为解决高温和倍率等性能的缺陷，各大锰酸锂生产企业都在进行掺杂、包覆等方面的研究，以抑制Jahn-Teller效应的发生。对于球形锰酸锂来说，其结构虽然经过改善后比尖晶石型有更好的抗电解液腐蚀性，但Jahn-Teller效应还是会导致其结构坍塌。
为此，提出一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法，该工艺方法包括以下步骤：
步骤一、二氧化锰预处理,选取D50=6μm左右的电解二氧化锰颗粒，进行球磨，经1000R/min球磨4h；
步骤二、二氧化锰与球形锰酸锂混合,称取球形锰酸锂和球磨后的二氧化锰，两者放入同一容器，加入乙醇溶剂，搅拌混合，然后加入氨水，边加边搅拌，调节至溶胶状，即溶胶A；
步骤三、往溶胶A中加入碳酸锂微粉，加入碳酸锂，低速搅拌混合均匀；
步骤四、高温烧结,将上述混合物进行干燥，将粉末装入匣钵，在700-850℃下高温烧结，自然冷却后经粉碎筛分即可得到以尖晶石锰酸锂包覆的球形锰酸锂。
优选的，步骤一中球磨时利用球磨机球磨，该球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机，小传动齿轮，电机，电控）等主要部分组成。
优选的，步骤一中料球比为1:1。
优选的，所述二氧化锰用量约为球形锰酸锂的1000-3000ppm。
优选的，所述碳酸锂粒度D50为3μm。
优选的，所述碳酸锂和二氧化锰的摩尔比=（0.5-0.8）:1。
优选的，高温烧结需在700-850℃进行，且持续时长为6h。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：该一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法：
1、尖晶石锰酸锂的比表面积相比于球形锰酸锂，一般偏大，用尖晶石型的对球形的进行包覆后，电解液会预先与尖晶石锰酸锂进行反应，从而保证球形锰酸锂结构的完整性，增加循环性能，目前常温1C循环性能保有率能从800周80%延长至1200周80%；
2、包覆物同样为锰酸锂的情况下在充放电过程中球形锰酸锂内部锂离子的置换会顺利通过外层的尖晶石结构锰酸锂，不会产生离子交换的阻碍，因此不会像常规阳离子包覆一样，降低了球形锰酸锂的容量。
附图说明
图1为本发明尖晶石锰酸锂包覆的球形锰酸锂常温1C循环图，图1中上面那条线是经过该发明包覆后的锰酸锂的循环性能图，下面是未包覆的常规锰酸锂的循环性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法，该工艺方法包括以下步骤：
步骤一、二氧化锰预处理,选取D50=6μm左右的电解二氧化锰颗粒，进行球磨，经1000R/min球磨4h；
步骤二、二氧化锰与球形锰酸锂混合,称取球形锰酸锂和球磨后的二氧化锰，两者放入同一容器，加入乙醇溶剂，搅拌混合，然后加入氨水，边加边搅拌，调节至溶胶状，即溶胶A；
步骤三、往溶胶A中加入碳酸锂微粉，加入碳酸锂，低速搅拌混合均匀；
步骤四、将上述混合物进行干燥，将粉末装入匣钵，700-850℃进行高温烧结，且持续时长为6h,自然冷却后经粉碎筛分即可得到以尖晶石锰酸锂包覆的球形锰酸锂。
步骤一中球磨时利用球磨机球磨，该球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机，小传动齿轮，电机，电控）等主要部分组成。
步骤一中料球比约1:1。
二氧化锰用量约为球形锰酸锂的1000-3000ppm。
碳酸锂粒度D50为3μm。
碳酸锂和二氧化锰的摩尔比=（0.5-0.8）:1。
需要说明的是，尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法包括以下步骤：
1.二氧化锰预处理，选取D50=6μm左右的电解二氧化锰颗粒，进行球磨，料球比约1:1，经1000R/min球磨4h；
2.二氧化锰与球形锰酸锂混合，称取球形锰酸锂和球磨后的二氧化锰，二氧化锰比例约为球形锰酸锂的1000-3000ppm，两者放入同一容器，加入乙醇溶剂，搅拌混合。然后加入氨水，边加边搅拌，调节至溶胶状，即溶胶A。
3.加入碳酸锂微粉，往溶胶A中加入碳酸锂微粉，碳酸锂粒度D50约为3μm，加入碳酸锂的量为：碳酸锂和二氧化锰的摩尔比=（0.5-0.8）:1，低速搅拌混合均匀。
4.高温烧结，将上述混合物进行干燥，将粉末装入匣钵，经700-850℃进行高温烧结6h，自然冷却后经粉碎筛分即可得到以尖晶石锰酸锂包覆的球形锰酸锂。
同时，尖晶石锰酸锂的比表面积相比于球形锰酸锂，一般偏大，用尖晶石型的对球形的进行包覆后，电解液会预先与尖晶石锰酸锂进行反应，从而保证球形锰酸锂结构的完整性，增加循环性能，目前常温1C循环性能保有率能从800周80%延长至1200周80%；
且包覆物同样为锰酸锂的情况下在充放电过程中球形锰酸锂内部锂离子的置换会顺利通过外层的尖晶石结构锰酸锂，不会产生离子交换的阻碍，因此不会像常规阳离子包覆一样，降低了球形锰酸锂的容量。
该工艺以尖晶石型锰酸锂微粒对球形锰酸锂进行包覆，电解液会优先与更容易腐蚀的尖晶石锰酸锂微粒进行反应，后续再腐蚀核心的球形锰酸锂，以此来保护球形锰酸锂的使用寿命，即提高循环性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法，其特征在于：该工艺方法包括以下步骤：
步骤一、二氧化锰预处理,选取D50=6μm左右的电解二氧化锰颗粒，进行球磨，经1000R/min球磨4h；
步骤二、二氧化锰与球形锰酸锂混合,称取球形锰酸锂和球磨后的二氧化锰，两者放入同一容器，加入乙醇溶剂，搅拌混合，然后加入氨水，边加边搅拌，调节至溶胶状，即溶胶A；
步骤三、往溶胶A中加入碳酸锂微粉，加入碳酸锂，低速搅拌混合均匀，得到混合物；
步骤四、高温烧结,将上述混合物进行干燥，将粉末装入匣钵，在700-850℃下高温烧结一段时间，自然冷却后经粉碎筛分即可得到以尖晶石锰酸锂包覆的球形锰酸锂。
2.根据权利要求1所述的一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法，其特征在于：步骤一中料球比为1:1。
3.根据权利要求1所述的一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法，其特征在于：所述二氧化锰用量为球形锰酸锂的1000-3000ppm。
4.根据权利要求1所述的一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法，其特征在于：所述碳酸锂粒度D50为3μm。
5.根据权利要求1所述的一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法，其特征在于：所述碳酸锂和二氧化锰的摩尔比为（0.5-0.8）:1。
6.根据权利要求1所述的一种尖晶石锰酸锂包覆球形锰酸锂的工艺方法，其特征在于：高温烧结持续时长为6h。
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