[发明专利]提高锰酸锂产能及锰酸锂电池中正极压实密度的方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源材料制备技术领域，涉及一种提高锰酸锂产能及锰酸锂电池中正极压 实密度的方法。

背景技术

近年来，由于全球范围内的能源危机、大气污染、温室效应等原因，在全世界掀起了一 个发展新能源汽车的高潮，中国政府在发展新能源汽车产业上决心很大，相继出台了一系列 鼓励政策，新能源汽车已成为汽车行业的热点，而动力电池作为新能源汽车的“心脏”，其 研发与生产成为发展新能源汽车的重中之重。CMIC专家预测到2012年，中国将形成50万 辆新能源汽车产能，形成10亿安时的车用高能单体动力电池生产能力，国内汽车动力电池 市场规模可达到100亿元。

锂离子动力电池的关键组成部分正极材料主要为锰酸锂和磷酸铁锂，日本和韩国偏向于 使用锰系，近几年日本在不断扩大锰酸锂的生产规模，据报道，到2012年日本电工株式会 社锰酸锂总生产能力将达到6700吨/年，日本户田工业株式会社将达到6500吨/年。美国偏 向于铁系，但近期也加大了锰系材料的研究。磷酸铁锂由于低温性能和批次稳定性较差，目 前尚未大批量地投入使用，而锰酸锂在技术上更加成熟，具有很好的低温性能和批次稳定性。

国内锰酸锂材料现正处于快速发展阶段，技术在不断进步，性能在不断改善，产能在不 断提高，但产品性能与日本等发达国家比还有一定差距。因此，我们必须在现有的基础上， 进一步吸收国外先进技术，广泛收集国内外有关锂电行业的技术信息，加大研发力度，开发 自主创新的新技术，争取在降低成本、改善性能方面有较大的突破，大大推动我国锂电产业 的快速发展。

目前，国内生产锰酸锂的方法几乎都是粉料烧结，堆比重小，单台炉子产量低，物料接 触也不紧密，孔隙率大，物料粒子间反应不充分，性能有缺陷，锰酸锂电池中正极压实密度 也难以提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单且易实现产业化生产的提高锰酸锂产能 及锰酸锂电池中正极压实密度的方法。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明的方法包括以下各步骤：

(1)取烧结前的按配方混合的二氧化锰与碳酸锂混合料，加入质量比0.6-1.2％的有机 粘结剂羟基纤维素CMC，混匀；

(2)将步骤(1)制得的混合料装入压机的模具中；

(3)将装好料的模具放到压机的测压台上，以300-600kg/cm²压力压制成锰酸锂团块；

(4)将压制好的锰酸锂团块放入烧结炉中烧结，烧结温度为800-850℃，烧结时间为 10-15小时；

(5)烧结反应结束后，将烧结好的锰酸锂团块破碎，用0.045mm分析筛筛分，筛下产 品为锰酸锂产品；

(6)将锰酸锂产品按常规方法压制成极片，测压实密度；

(7)将锰酸锂极片按常规方法做成053048铝壳实效电池并检测其容量及衰减性能。

步骤(1)中加入有机粘结剂羟基纤维素CMC的质量比为0.6-1.2％，

步骤(3)中的加压时间3-10秒。

步骤(3)中的锰酸锂团块边长20-50mm。

步骤(3)中的锰酸锂团块以椭圆形最好。

步骤(5)中烧结好的锰酸锂团块破碎的控制粒度为D50≤15μ。

步骤(5)中烧结好的锰酸锂团块可由刚玉对辊机破碎。

本方法是将锰酸锂烧结前的混合料压成团块再放到烧结炉中进行烧结，由于经压团的物 料接触很紧密，烧结料堆比重由未经压团烧结的1.06提高到1.39，提高了31％，相应的窑 炉产量可提高31％，而电耗及工时几乎不变，即在几乎相同的电耗及工时的情况下，锰酸锂 的产能可提高31％，同时，也大大改善了物料间的高温固相反应动力学条件，有利于反应产 物晶粒的长大及晶形完善，使得锰酸锂产品的质量得到了改善，孔隙率减小，锰酸锂电池中 正极压实密度由2.90左右提高到3.00以上，这有利于提高电池的体积能量密度，满足了市 场需要。

具体实施方式

本发明在烧结前的混合料中加入了有机粘结剂羟基纤维素，可大大提高团块强度，确保 团块在装运过程中不粉碎，而有机粘结剂羟基纤维素在高温烧结时生成气相挥发，不会残留 在锰酸锂产品中影响产品质量。