一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法，該方法包括以下步驟：首先取電解二氧化錳、四氧化三錳、碳酸鋰作為原材料，以Mn:Mn:Li的摩爾比為5:3:5進(jìn)行配比混料，以干混獲得充分混合均勻的原材料；之后將混合好的原材料加熱至500～550℃，保溫1～2小時(shí)；將預(yù)燒好的材料壓塊后疊放進(jìn)燒；燒成溫度為800～900℃，保溫3～5小時(shí)，然后自然降溫，完成燒結(jié)過(guò)程，即獲得制品。本發(fā)明縮短了錳酸鋰的燒成時(shí)間，減少了鋰元素在燒結(jié)過(guò)程中的揮發(fā)，節(jié)約了資源及材料成本，增加了產(chǎn)能。
【專利說(shuō)明】一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，錳酸鋰材料做為鋰離子電池的正極材料，被大量應(yīng)用于通訊、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車及電動(dòng)汽車動(dòng)力電池等領(lǐng)域。對(duì)于錳酸鋰材料的生產(chǎn)方法，目前行業(yè)內(nèi)主流的合成方法為高溫固相法，即選擇鋰、錳的氧化物或碳酸物等固態(tài)化合物，通過(guò)高溫灼燒使其反應(yīng)生成錳酸鋰材料。
[0003]在現(xiàn)有的采用電解二氧化錳(EMD)、四氧化三錳、碳酸錳等錳的氧化物或碳酸物作為前驅(qū)體，配以鋰元進(jìn)行高溫固相法生產(chǎn)錳酸鋰材料的方法中，燒結(jié)反應(yīng)均會(huì)有吸氧或放氧。這就要求在燒結(jié)過(guò)程中強(qiáng)制通風(fēng)，不斷地調(diào)整燒結(jié)氣氛，以促進(jìn)反應(yīng)正常進(jìn)行。并且，由于需要吸氧或放氧，必須保證物料與空氣有充分的接觸面，所以就必須對(duì)裝載量有所限制。由于強(qiáng)制通風(fēng)，使得窯爐的熱損失增大，窯爐的保溫功率增大，造成了大量能源的浪費(fèi)。由于對(duì)裝載量有所限制，就減小了產(chǎn)能，造成能源、資源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法，以縮短燒成時(shí)間，減少鋰元素在燒結(jié)過(guò)程中的揮發(fā)，節(jié)約資源及材料成本，增加產(chǎn)能。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
[0007](a)原料的混合:取電解二氧化錳、四氧化三錳、碳酸鋰作為原材料，以Mn:Mn:Li的摩爾比為5:3:4.5?5進(jìn)行配比混料，以干混獲得充分混合均勻的原材料；
[0008](b)預(yù)燒:將混合好的原材料加熱至500?550°C，保溫I?2小時(shí)；
[0009](c)增大裝載量:將預(yù)燒好的材料壓塊后疊放進(jìn)燒；
[0010](d)燒成:燒成溫度為800?900°C，保溫3?5小時(shí)，然后自然降溫，完成燒結(jié)過(guò)程。
[0011 ] 優(yōu)選地，在所述步驟(a)中，將預(yù)燒好的材料在承燒介質(zhì)中充分振實(shí)后再進(jìn)燒。
[0012]優(yōu)選地，在所述步驟(d)中，所述燒成溫度為850°C。
[0013]優(yōu)選地，在所述步驟(a)中，加入氧化鋁粉末，所述加入的氧化鋁粉末以質(zhì)量百分比計(jì)為2%。
[0014]優(yōu)選地，在所述步驟(a)中，加入氧化鈷粉末，所述加入的氧化鈷粉末以質(zhì)量百分比計(jì)為1%。
[0015]優(yōu)選地，在所述步驟(a)中，同時(shí)加入氧化鋁粉末和氧化鈷粉末，所述加入的氧化鈷粉末以質(zhì)量百分比計(jì)為2%，所述加入的氧化鈷粉末以質(zhì)量百分比計(jì)為1%。
[0016]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是:
[0017](I)本發(fā)明采用四氧化三錳、電解二氧化錳共同作為前驅(qū)物，再配以適當(dāng)?shù)匿囋牧线M(jìn)行錳酸鋰的生產(chǎn)。在燒結(jié)反應(yīng)階段，二氧化錳反應(yīng)放的氧正好被需要吸氧反應(yīng)的四氧化三錳吸收，這樣在材料內(nèi)部已經(jīng)完成了對(duì)氧元素的交換，不需要再與空氣中的氧進(jìn)行交換。由于原料中可以提供反應(yīng)所需的氧，不需要通過(guò)增大物料與空氣的接觸面來(lái)增加反應(yīng)速率，所以，可以將常規(guī)的錳酸鋰燒成的高溫保溫時(shí)間由原來(lái)的10小時(shí)以上縮至原來(lái)的1/3至1/2?？s短了燒成時(shí)間，增加產(chǎn)能。
[0018](2)由于燒成時(shí)間縮短，減少了鋰元素在燒結(jié)過(guò)程中的揮發(fā)，所以在配料時(shí)，原鋰元材料減少其常規(guī)配比的5%?10%，節(jié)約了資源及材料成本。
[0019](3)由于不需要強(qiáng)制排風(fēng)來(lái)增加通氣量，免除了強(qiáng)制通風(fēng)，減少了因通風(fēng)帶走的熱損失，大幅降低了燒成的能耗，降低了燒制成本。
[0020]( 4 )由于不需要對(duì)燒結(jié)氣氛進(jìn)行調(diào)節(jié)，在大批量生產(chǎn)情況下，各燒成部位材料性能的一致性更佳，材料燒成后的循環(huán)壽命比單用二氧化錳合成的增加10% (以容量保持率80%計(jì)算)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]首先取電解二氧化錳87kg、四氧化三錳45.8kg、碳酸鋰33.3kg作為原材料，以Mn:Mn:Li的摩爾比為5:3:4.5進(jìn)行配比混料，以干混獲得充分混合均勻的原材料；之后將混合好的原材料加熱至500°C，保溫2小時(shí)；將預(yù)燒好的材料壓塊后疊放進(jìn)燒；燒成溫度為800°C，保溫5小時(shí)，然后自然降溫，完成燒結(jié)過(guò)程，即獲得制品。
[0024]實(shí)施例2
[0025]首先取電解二氧化錳87kg、四氧化三錳45.8kg、碳酸鋰37kg作為原材料，以Mn:Mn:Li的摩爾比為5:3:5進(jìn)行配比混料，并摻入3.4kg的氧化鋁粉末，以干混獲得充分混合均勻的原材料；之后將混合好的原材料加熱至550°C，保溫2小時(shí)；將預(yù)燒好的材料壓塊后疊放進(jìn)燒；燒成溫度為850°C，保溫3小時(shí)，然后自然降溫，完成燒結(jié)過(guò)程，即獲得制品。
[0026]實(shí)施例3
[0027]首先取電解二氧化錳87kg、四氧化三錳45.8kg、碳酸鋰37kg作為原材料，以Mn:Mn: Li的摩爾比為5:3:5進(jìn)行配比混料，并摻入1.7kg的氧化鈷粉末，以干混獲得充分混合均勻的原材料；之后將混合好的原材料加熱至550°C，保溫2小時(shí)；將預(yù)燒好的材料壓塊后疊放進(jìn)燒；燒成溫度為900°C，保溫3小時(shí)，然后自然降溫，完成燒結(jié)過(guò)程，即獲得制品。
[0028]實(shí)施例4
[0029]首先取電解二氧化錳87kg、四氧化三錳45.8kg、碳酸鋰37kg作為原材料，以Mn:Mn:Li的摩爾比為5:3:5進(jìn)行配比混料，并摻入3.4kg的氧化鋁粉末，以干混獲得充分混合均勻的原材料；之后將混合好的原材料加熱至550°C，保溫2小時(shí)；將預(yù)燒好的材料在承燒介質(zhì)中充分振實(shí)后再進(jìn)燒；燒成溫度為850°C，保溫3小時(shí)，然后自然降溫，完成燒結(jié)過(guò)程，即獲得制品。
[0030]表一
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟: (a)原料的混合:取電解二氧化猛、四氧化三猛、碳酸鋰作為原材料，以Mn:Mn:Li的摩爾比為5:3:4.5?5進(jìn)行配比混料，以干混獲得充分混合均勻的原材料； (b)預(yù)燒:將混合好的原材料加熱至500?550°C，保溫I?2小時(shí)； (c)增大裝載量:將預(yù)燒好的材料壓塊后疊放進(jìn)燒； Cd)燒成:燒成溫度為800?900°C，保溫3?5小時(shí)，然后自然降溫，完成燒結(jié)過(guò)程。
2.如權(quán)利要求1所述的一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法，其特征在于:在所述步驟(a)中，將預(yù)燒好的材料在承燒介質(zhì)中充分振實(shí)后再進(jìn)燒。
3.如權(quán)利要求1所述的一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法，其特征在于:在所述步驟(d)中，所述燒成溫度為850°C。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法，其特征在于:在所述步驟(a)中，加入氧化鋁粉末，所述加入的氧化鋁粉末以質(zhì)量百分比計(jì)為2%。
5.如權(quán)利要求1-3任一所述的一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法，其特征在于:在所述步驟(a)中，加入氧化鈷粉末，所述加入的氧化鈷粉末以質(zhì)量百分比計(jì)為1%。
6.如權(quán)利要求1-3任一所述的一種錳酸鋰的生產(chǎn)方法，其特征在于:在所述步驟(a)中，同時(shí)加入氧化鋁粉末和氧化鈷粉末，所述加入的氧化鈷粉末以質(zhì)量百分比計(jì)為2%，所述加入的氧化鈷粉末以質(zhì)量百分比計(jì)為1%。
【文檔編號(hào)】H01M4/505GK103618078SQ201310421003
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】馬巖華 申請(qǐng)人:無(wú)錫晶石新型能源有限公司