一種錳酸鋰前驅體的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及錳酸鋰的制備領域，具體說是一種錳酸鋰前驅體的制備方法。
【背景技術】
[0002]為緩解全球能源危機、環(huán)境危機，一些國家把焦點集中于新能源產(chǎn)業(yè)上，而發(fā)展電動汽車則是新能源產(chǎn)業(yè)的重點；因此，為電動汽車提供清潔環(huán)保的動力型鋰電池越來越受到重視。目前，對動力型鋰電池而言，在制作技術上和應用上有很大的市場和發(fā)展前景，加強動力型錳酸鋰電池的工藝和應用研究對于推動新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展具有重要意義。
[0003]目前，在制備尖晶石錳酸鋰時，其前驅體MnOOH的生成直接影響錳酸鋰的質量，由于現(xiàn)有技術的限制，對前驅體的研究較少，其一直制約著錳酸鋰的研究。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述技術問題，本發(fā)明提供一種錳酸鋰前驅體的制備方法，通過該方法簡單易行，成本低廉。
[0005]本發(fā)明解決上述技術問題采用的技術方案為:一種錳酸鋰前驅體的制備方法，其包括以下步驟:
(1)將MnSO4溶液和NH4HC03溶液加入反應釜中攪拌反應；
(2)將上述反應產(chǎn)物洗滌、過濾后得到MnCO3
(3)將MnCO3焙燒成 Mn 304;
(4)將Mn3O4加入H2O2中反應；
(5)再陳化，獲得前驅體MnOOH。
[0006]作為優(yōu)選，MnSOj^濃度為0.8—1.2mol/L, NH4HCO3的濃度為 0.8—1.2mol/L，溶液加入反應Il的速度為10—14mL/min。
[0007]作為優(yōu)選，控制反應過程中的pH值為7，反應溫度為50—70°C，攪拌速度為500—700r/mino
[0008]作為優(yōu)選，步驟⑴的反應結束后，陳化2—4h后再洗滌。
[0009]作為優(yōu)選，MnCO3焙燒時，溫度為950—1100°C，在氧氣氣氛下焙燒時間為4一6h。
[0010]作為優(yōu)選，H2O2與Mn 304入摩爾比為(4—6):1。
[0011]作為優(yōu)選，將Mn3O4冷卻后加入H2O2中，在室溫下反應30—45min，保持pH值為8.7。
[0012]作為優(yōu)選，步驟(5)是在95—105°C下陳化5—7h。
[0013]從以上方案可知，本發(fā)明利用MnSO4為底液制備MnCO 3，再將MnCO3焙燒成錳氧化物，然后通過與加入雙氧水獲得前驅體，整個工藝流程較短，過程控制容易，且成本較低，為尖晶石錳酸鋰的制備奠定了基礎。
【具體實施方式】
[0014]以下詳細介紹本發(fā)明的錳酸鋰前驅體的制備方法，其包括: 將MnSO4S液和NH 4此03溶液加入反應釜中攪拌反應，反應液經(jīng)洗滌、過濾后得到MnCO35MnSO 4的濃度為 0.8—1.2mol/L,順4!10)3的濃度為 0.8—1.2mol/L，其中 NH4HCO3溶液最好過量，采用較大的濃度，可使溶液飽和度增大，反應體系中晶體成核速率的增大要遠高于晶體生成速率的增大，生成的沉淀顆粒較??；溶液加入反應Il的速度為10 — 14mL/min，可使得粒子分布較??；控制反應過程中的pH值為7，反應溫度為50—70°C，此溫度條件反應速率大，成核速率快，反應瞬間成核，沉淀粒子粒徑較小，同時，因為高溫增加了溶液中的分子運動，使得生成的沉淀顆粒具有較大的比表面積，增加了粒子間團聚的作用力；攪拌速度為500—700r/min,攪拌速度過大，碳酸猛顆粒碰撞加劇，顆粒表面形貌會被破壞，攪拌速度過小，碳酸錳顆粒團聚較為嚴重，本發(fā)明的攪拌速度可兼顧團聚和顆粒兩個條件，為最優(yōu)選擇；反應結束后，陳化2 — 4h，可使得碳酸錳顆粒形貌較好，振實密度較大，制備效率較高。
[0015]將MnCO3焙燒成Mn 304_，MnC0j$燒時，溫度為950—1100°C，溫度如果太低會有Mn2O3，存在，對后續(xù)的工藝不利，且焙燒應在氧氣氣氛下進行，時間為4一6h ;這樣得到的產(chǎn)物顆粒粒徑較為均勻。
[0016]獲得Mn3O4,后，將其加入到H2O2中，按照H2O2與Mn 304的摩爾比為(4—6):1加入，這樣可完全破壞Mn3O4,使Mn3O4向MnOOH轉化；在此過程中，最好使得Mn 304冷卻至室溫后加入，保證反在室溫下進行，因為高溫環(huán)境促進Mn3O4生長，pH值為8.7，則可保證轉化的進行；在30— 45min后氣泡消失，再在95—105°C下陳化5—7h，從而獲得前驅體MnOOH。
[0017]實施例1
將0.8mol/L的MnSO4溶液為底液，將相對于MnSO 4的總摩爾數(shù)過量20 %的lmol/L的NH4HCO3溶液以lOmL/min的速度加入反應釜中攪拌反應，控制反應溫度50°C、攪拌速度500r/min、pH值為7，反應完成后陳化2h，然后洗滌、過濾得到MnCO3,接著將胞0)3在氧氣氣氛下以溫度為950°C焙燒6h，待產(chǎn)物冷卻后按照H2O2與Mn 304摩爾比為4:1加入H2O2中，在室溫下、pH值為8.7條件下反應45min后，在95°C下陳化7h，從而獲得前驅體。取樣分析，樣品為清晰的線型MnOOH，粒徑分布均勻。
[0018]實施例2
將lmol/L的MnSO4溶液為底液，將相對于MnSO 4的總摩爾數(shù)過量20 %的1.2mol/L的NH4HCO3溶液以12mL/min的速度加入反應釜中攪拌反應，控制反應溫度60°C、攪拌速度600r/min、pH值為7，反應完成后陳化3h，然后洗滌、過濾得到MnCO3,接著將胞0)3在氧氣氣氛下以溫度為1000°C焙燒5h，待產(chǎn)物冷卻后按照H2O2與Mn 304摩爾比為5:1加入H2O2中，在室溫下、pH值為8.7條件下反應40min后，在100°C下陳化6h，從而獲得前驅體。取樣分析，樣品為清晰的線型MnOOH，粒徑分布均勾。
[0019]實施例3
將1.2mol/L的MnSO4溶液為底液，將相對于MnSO 4的總摩爾數(shù)過量20 %的0.8mol/L的NH4HCO3溶液以14mL/min的速度加入反應釜中攪拌反應，控制反應溫度70°C、攪拌速度700r/min、pH值為7，反應完成后陳化4h，然后洗滌、過濾得到MnCO3,接著將胞0)3在氧氣氣氛下以溫度為1000°C焙燒4h，待產(chǎn)物冷卻后按照H2O2與Mn 304摩爾比為6:1加入H2O2中，在室溫下、pH值為8.7條件下反應30min后，在105°C下陳化5h，從而獲得前驅體。取樣分析，樣品為清晰的線型MnOOH，粒徑分布均勾。
[0020]上述實施方式僅供說明本發(fā)明之用，而并非是對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以作出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也應屬于本發(fā)明的范疇。
【主權項】
1.一種錳酸鋰前驅體的制備方法，其包括以下步驟: (1)將MnSO4溶液和NH4HC03溶液加入反應釜中攪拌反應； (2)將上述反應產(chǎn)物洗滌、過濾后得到MnCO3(3)將MnCO3焙燒成 Mn 304; (4)將Mn3O4加入H2O2中反應； (5)再陳化，獲得前驅體MnOOH。2.根據(jù)權利要求1所述制備方法，其特征在于通1^04的濃度為0.8—1.2mol/L, NH4HCO3的濃度為0.8—1.2mol/L，溶液加入反應釜的速度為10 — 14mL/min。3.根據(jù)權利要求2所述制備方法，其特征在于:控制反應過程中的pH值為7，反應溫度為 50—70 °C，攪拌速度為 500— 700r/min。4.根據(jù)權利要求3所述制備方法，其特征在于:步驟(I)的反應結束后，陳化2—4h后再洗滌。5.根據(jù)權利要求4所述制備方法，其特征在于=MnCO3焙燒時，溫度為950—1100°C，在氧氣氣氛下焙燒時間為4一 6h。6.根據(jù)權利要求1所述制備方法，其特征在于:H202與Mn 304入摩爾比為(4一6):1。7.根據(jù)權利要求6所述制備方法，其特征在于:將Mn304冷卻后加入H 202中，在室溫下反應30— 45min，保持pH值為8.7。8.根據(jù)權利要求7所述制備方法，其特征在于:步驟(5)是在95—105°C下陳化5—7h。
【專利摘要】本發(fā)明屬于錳酸鋰的制備領域，具體說是一種錳酸鋰前驅體的制備方法，其包括將MnSO4溶液和NH4HCO3溶液加入反應釜中攪拌反應；將上述反應產(chǎn)物洗滌、過濾后得到MnCO3；將MnCO3焙燒成Mn3O4；將Mn3O4加入H2O2中反應；再陳化，獲得前驅體MnOOH。本發(fā)明利用MnSO4為底液制備MnCO3，再將MnCO3焙燒成錳氧化物，然后通過與加入雙氧水獲得前驅體，整個工藝流程較短，過程控制容易，且成本較低，為尖晶石錳酸鋰的制備奠定了基礎。
【IPC分類】H01M4/505, H01M10/0525
【公開號】CN105161708
【申請?zhí)枴緾N201510470361
【發(fā)明人】易鑒榮, 林荔琍, 唐臻, 吳堅, 林荔珊
【申請人】柳州豪祥特科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月5日