一种层状锰酸锂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锰酸锂的制备领域，具体说是一种层状锰酸锂的制备方法。
【背景技术】
[0002]为缓解全球能源危机、环境危机，一些国家把焦点集中于新能源产业上，而发展电动汽车则是新能源产业的重点；因此，为电动汽车提供清洁环保的动力型锂电池越来越受到重视。目前，对动力型锂电池而言，在制作技术上和应用上有很大的市场和发展前景，加强动力型锰酸锂电池的工艺和应用研究对于推动新能源产业的快速发展具有重要意义。
[0003]目前，层状锰酸锂的制备方法有水热法、离子交换法、固相合成法、溶胶-凝胶法等，在这些方法中，如固相合成法存在反应不充分，产物物相不均匀，颗粒较大，分布不均匀等向前，有些方法步骤繁琐、要求较高的反应条件、锂离子浪费率高、可再现性低，而且不易实现工业化、无法批量生产。
【发明内容】
[0004]针对上述技术问题，本发明提供一种过程易于控制、成本低廉、产量和产率均较高的层状锰酸锂的制备方法。
[0005]本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:一种层状锰酸锂的制备方法，其包括以下步骤:
(1)将MnSO4溶液和NH4110)3溶液加入反应釜中搅拌反应，反应产物经洗涤、过滤后得到MnCO3;
(2)将MnCO3焙烧成 Mn2O3;
(3)将Mn2O3和L1H.H2O混合后加入乙醇球磨；
(4)球磨后进行干燥、研磨；
(5)再用去离子水洗涤，得到层状锰酸锂。
[0006]作为优选，MnSO^浓度为0.8— 1.2mol/L, NH 4110)3的浓度为 0.8— 1.2mol/L，溶液加入反应釜的速度为10 — 14mL/min。
[0007]作为优选，控制反应过程中的pH值为7，反应温度为50—70°C，搅拌速度为500—700r/mino
[0008]作为优选，反应结束后，陈化2 — 4h。
[0009]作为优选，MnCO3焙烧时，温度为500—600°C，在氧气气氛下焙烧时间为8— 1h0
[0010]作为优选，球磨时，球料比为(30—20):1，Li与Mn的摩尔比为(I一2):1。
[0011]作为优选，球磨时，按固液质量比(2 — 3):1加入乙醇。
[0012]作为优选，球磨时间为6 — 8h。
[0013]从以上方案可知，本发明利用MnSO4为底液制备MnCO 3，再将MnCO3焙烧成锰氧化物，然后通过与L1H球磨成层状锰酸锂，其可在较低的Li与Mn摩尔比条件下制备较为纯净的层状锰酸锂，整个工艺流程较短，过程控制容易，且成本较低，适合工业化生产。
【具体实施方式】
[0014]以下详细介绍本发明的层状锰酸锂的制备方法，其包括:
将MnSO4溶液和NH4HOV^液加入反应釜中搅拌反应，反应产物经洗涤、过滤后得到MnCO35MnSO 4的浓度为 0.8—1.2mol/L, NH4HCO3的浓度为 0.8—1.2mol/L，其中 NH4HCO3溶液最好过量，采用较大的浓度，可使溶液饱和度增大，反应体系中晶体成核速率的增大要远高于晶体生成速率的增大，生成的沉淀颗粒较小；溶液加入反应Il的速度为10 — 14mL/min，可使得粒子分布较小；控制反应过程中的pH值为7，反应温度为50—70°C，此温度条件反应速率大，成核速率快，反应瞬间成核，沉淀粒子粒径较小，同时，因为高温增加了溶液中的分子运动，使得生成的沉淀颗粒具有较大的比表面积，增加了粒子间团聚的作用力；搅拌速度为500—700r/min,搅拌速度过大，碳酸猛颗粒碰撞加剧，颗粒表面形貌会被破坏，搅拌速度过小，碳酸锰颗粒团聚较为严重，本发明的搅拌速度可兼顾团聚和颗粒两个条件，为最优选择；反应结束后，陈化2 — 4h，可使得碳酸锰颗粒形貌较好，振实密度较大，制备效率较高。
[0015]将MnC0j$烧成Mn 203，MnC0j$烧时，温度为500—600°C，温度较低则会生成MnO 2,，温度较高则会生成Μη304，，且焙烧应在氧气气氛下进行，时间为8— 1h ;这样得到的产物颗粒粒径较为均匀。
[0016]将Mn2O3和L1H^H2O混合后加入乙醇球磨，球磨时，按固液质量比(2 — 3):1加入乙醇作为控制剂，有利于球磨；同时，球料比为(30—20 ):1，Li与Mn的摩尔比为(I一 2 ):1，球磨时间为6 — 8h。在此条件下可用较低的Li与Mn摩尔比制备较为纯净的层状锰酸锂。
[0017]球磨后将层状锰酸锂进行干燥，再按照粒度要求进行研磨；然后用去离子水洗涤，洗掉残渣和残余的L1H，最后干燥保存，得到较为纯净的层状锰酸锂。
[0018]实施例1
将0.8 mo I/L的MnSO4溶液为底液，将相对于MnSO 4的总摩尔数过量20%的I mol/L的NH4HCO3溶液以lOmL/min的速度加入反应釜中搅拌反应，控制反应温度50°C、搅拌速度500r/min、pH值为7，反应完成后陈化2h，然后洗涤、过滤得到MnCO3,接着将胞0)3在氧气气氛下以温度为500°C焙烧10h，再将产物与L1H.H2O混合球磨，按固液质量比2:1加入乙醇；同时，保证球料比为30:1，Li与Mn的摩尔比为1:1，球磨6h后干燥、研磨，用去离子水洗涤、干燥、得到层状锰酸锂。取样分析，样品较为纯净，粒径分布较为均匀。
[0019]实施例2
将I mol/L的MnSO4溶液为底液，将相对于MnSO 4的总摩尔数过量20%的1.2 mol/L的NH4HCO3溶液以12mL/min的速度加入反应釜中搅拌反应，控制反应温度60°C、搅拌速度600r/min、pH值为7，反应完成后陈化3h，然后洗涤、过滤得到MnCO3,接着将胞0)3在氧气气氛下以温度为550°C焙烧9h，再将产物与L1H.H2O混合球磨，按固液质量比2.5:1加入乙醇；同时，保证球料比为20:1，Li与Mn的摩尔比为1.5:1，球磨7h后干燥、研磨，用去离子水洗涤、干燥、得到层状锰酸锂。取样分析，样品纯净，粒径分布均匀。
[0020]实施例3
将1.2mol/L的MnSO4溶液为底液，将相对于MnSO 4的总摩尔数过量20%的0.8mol/L的NH4HCO3溶液以14mL/min的速度加入反应釜中搅拌反应，控制反应温度70°C、搅拌速度700r/min、pH值为7，反应完成后陈化4h，然后洗涤、过滤得到MnCO3,接着将MnCO3在氧气气氛下以温度为600°C焙烧8h，再将产物与L1H.H2O混合球磨，按固液质量比3:1加入乙醇；同时，保证球料比为25:1，Li与Mn的摩尔比为3:1，球磨8h后干燥、研磨，用去离子水洗涤、干燥、得到层状锰酸锂。取样分析，样品纯净，粒径分布均匀。其中，实施例2的产物最为优良。
[0021]上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。
【主权项】
1.一种层状锰酸锂的制备方法，其包括以下步骤: (1)将MnSO4溶液和NH4110)3溶液加入反应釜中搅拌反应，反应产物经洗涤、过滤后得到MnCO3; (2)将MnCO3焙烧成 Mn2O3; (3)将Mn2O3和L1H.H2O混合后加入乙醇球磨； (4)球磨后进行干燥、研磨； (5)再用去离子水洗涤，得到层状锰酸锂。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于=MnSO4的浓度为0.8 — 1.2mol/L,順4!10)3的浓度为0.8—1.2mol/L，溶液加入反应釜的速度为10 — 14mL/min。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于:控制反应过程中的pH值为7，反应温度为 50—70 °C，搅拌速度为 500— 700r/min。4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于:反应结束后，陈化2— 4h。5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于=MnCO3焙烧时，温度为500--600°C，在氧气气氛下焙烧时间为8 — 10h。6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于:球磨时，球料比为(30—20):1，Li与Mn的摩尔比为(I一2):1ο7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于:球磨时，按固液质量比(2— 3):1加入乙醇。8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于:球磨时间为6— 8h。
【专利摘要】本发明属于锰酸锂的制备领域，具体说是一种层状锰酸锂的制备方法，其包括将MnSO4溶液和NH4HCO3溶液加入反应釜中搅拌反应，反应产物经洗涤、过滤后得到MnCO3；将MnCO3焙烧成Mn2O3；将Mn2O3和LiOH·H2O混合后加入乙醇球磨；球磨后进行干燥、研磨；再用去离子水洗涤，得到层状锰酸锂。本发明利用MnSO4为底液制备MnCO3，再将MnCO3焙烧成锰氧化物，然后通过与LiOH球磨成层状锰酸锂，其可在较低的Li与Mn摩尔比条件下制备较为纯净的层状锰酸锂，整个工艺流程较短，过程控制容易，且成本较低，适合工业化生产。
【IPC分类】C01G45/12
【公开号】CN105152218
【申请号】CN201510470333
【发明人】易鉴荣, 林荔琍, 唐臻, 吴坚, 林荔珊
【申请人】柳州豪祥特科技有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月5日