[发明专利]电池正极材料锰酸锂用四氧化三锰的制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及电池正极材料锰酸锂所用原材料四氧化三锰的一种制备方法及其产品。

背景技术

锰酸锂（LiMn₂O₄）是较有前景的锂离子正极材料之一，相比钴酸锂等传统正极材料，锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，是理想的动力电池正极材料。

锰酸锂（LiMn₂O₄）与四氧化三锰（Mn₃O₄）都是尖晶石型结构。用四氧化三锰（Mn₃O₄）代替电解二氧化锰（MnO₂）制备锰酸锂，不存在剧烈的结构变化，锰酸锂（LiMn₂O₄）的形成相对比较容易，因此，以四氧化三锰（Mn₃O₄）合成锰酸锂（LiMn₂O₄）逐渐受到重视。

作为制备锰酸锂（LiMn₂O₄）正极材料的主要原材料，四氧化三锰的中位粒径、比表面积、振实密度、杂质含量等直接影响锰酸锂材料的性能，目前制备软磁铁氧体用四氧化三锰的主要方法是采用悬浮液催化氧化法，该工艺生产的产品中位粒径偏低（≤10μm），比表面积偏高（≥4 m²/g），振实密度低（≤1.6 g/cm³），颗粒形貌不规则，金属杂质含量高，最终影响锰酸锂电池的容量性能、循环性能及可加工性能。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供电池正极材料锰酸锂用四氧化三锰的一种制备方法及其产品。由于本发明的方法中所用电解锰采用干法制粉，因此便于工业化生产过程中对金属杂质的控制，并通过对粒度分布的控制，使最终产品颗粒形貌均匀可控。本发明方法所生产的锰酸锂专用四氧化三锰产品中位粒径为15μm~30μm，比表面积为1.0m²/g~4.0m²/g，振实密度为2.0 g/cm³~3.0g/cm³。 

本发明电池正极材料锰酸锂用四氧化三锰的制备方法，其具体步骤为：

将高纯金属锰粉用干法破碎至一定粒径分布后，向反应器中加水及铵盐后通空气氧化，反应初期空气流量为20~100 m³/h，反应至第5小时后空气流量调整为40~300m³/h，反应至第12小时后空气流量调整至20~100m³/h，直至反应结束，搅拌速度控制在250r/min~450r/min，反应过程所需时间为18~28h，反应终点PH值控制在6.4±0.2，反应完全后，经洗涤、干燥后制得四氧化三锰产品。

利用本发明方法得到的锰酸锂专用四氧化三锰，其中位粒径为15μm~30μm，比表面积为1.0m²/g~4.0m²/g，振实密度为2.0 g/cm³~3.0g/cm³。

本发明能根据客户要求生产出不同杂质含量的锰酸锂专用四氧化三锰，用该四氧化三锰生产出的锰酸锂正极材料具有容量性能好、压实密度高、循环性能好等特点。

附图说明

图1为本发明实施例1所制得的四氧化三锰产品的粒径分布图；

图2为本发明实施例1所制得的四氧化三锰产品的扫描电镜图；

图3为本发明实施例2所制得的四氧化三锰产品的粒径分布图；

图4为本发明实施例2所制得的四氧化三锰产品的扫描电镜图；

图5为本发明实施例3所制得的四氧化三锰产品的粒径分布图；

图6为本发明实施例3所制得的四氧化三锰产品的扫描电镜图。

具体实施方式

本发明电池正极材料锰酸锂用四氧化三锰的制备方法，其具体步骤为：将高纯金属锰粉用干法破碎至一定粒径分布后，向反应器中加水及铵盐后通空气氧化，反应初期空气流量为20~100 m³/h，反应至第5小时后空气流量调整为40~300m³/h，反应至第12小时后空气流量调整至20~100m³/h，直至反应结束，搅拌速度控制在250r/min~450r/min，反应过程所需时间为18~28h，反应终点PH值控制在6.4±0.2，反应完全后，经洗涤、干燥后制得四氧化三锰产品。