專利名稱：一種合成球形錳酸鋰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池材料領(lǐng)域，具體涉及一種可做為鋰離子電池正極 材料的球形錳酸鋰的制備方法。
背景技術(shù)：
錳酸鋰材料是一種質(zhì)優(yōu)價廉的鋰離子電池正極材料，它合成簡單、安全 環(huán)保，現(xiàn)己廣泛應(yīng)用于大容量鋰離子動力電池中。合成錳酸鋰的方法很多， 但以固相反應(yīng)法最為簡單實用，是目前合成錳酸鋰材料的主流方法。但固相 法往往難以確保原料混合均勻，從而使得最終產(chǎn)品性能受到較大的影響。且 一般固相法合成出的錳酸鋰晶體相貌多為不規(guī)則形狀，顆粒粒度均勻性不好， 導(dǎo)致該材料加工成電池的工藝性能不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述缺點，提供一種形貌為規(guī)則的球形且性能優(yōu)異 的錳酸鋰材料的制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施達到 一種合成球形錳酸鋰的方法，包括如下步驟
A) 取電解二氧化錳或化學(xué)二氧化錳，以及碳酸鋰，混合后球磨4 8小 時，得到顏色均勻的褐色的粉末狀混合物；粉末狀混合物中錳和鋰的摩爾比 為1:0.95 1.05;
B) 將丙酮、羧甲基纖維素鈉、乙醇和水按質(zhì)量比15:0.3 0.7:35:49.7 49.3的比例配成混合溶劑，再與粉末狀混合物按0.5 0.7:1的質(zhì)量比混合(優(yōu) 選0.6:1)，超聲分散2 20小時，得到膠狀混合物；超聲分散時邊攪拌邊進 行超聲分散效果更佳；
C) 將膠狀混合物真空干燥、粉碎、壓實，得到前軀體；真空干燥時，
溫度為60 80°C，時間為15 30小時；
D)將前軀體于400 750。C下焙燒10 18小時，冷卻、粉碎、過篩，得 到成品球形錳酸鋰材料；優(yōu)選過300目或者300目以上的篩。
本發(fā)明繼承固相反應(yīng)合成錳酸鋰材料簡單實用的優(yōu)點，利用常見原料電 解二氧化錳或化學(xué)二氧化錳、碳酸鋰、丙酮、羧甲基纖維素鈉(CMC)、乙 醇、水，經(jīng)過較少的步驟即可合成出球形錳酸鋰材料。該材料的振實密度達 到2.2 2.3g/cm、該材料經(jīng)過XRD檢測為純尖晶石錳酸鋰結(jié)構(gòu)，無明顯雜質(zhì) 物質(zhì)存在；經(jīng)SEM檢測，該錳酸鋰的一次顆粒呈球形；經(jīng)實際電池檢驗，該 錳酸鋰材料的比容量達到115mAh/g以上，1C 100。/。DOD循環(huán)600次容量保持 率大于初始容量的77%。
具體實施方式
實施例l
1、 秤取1738.6g電解二氧化錳、701.86g碳酸鋰、2500g二氧化鋯磨球到 球磨罐中，高速球磨4h，將粉和磨球分開，得到灰褐色粉料，待用。
2、 秤取300g丙酮、6gCMC、 700g乙醇、994g水，攪拌混合均勻，待用。
3、 秤取步驟一中粉料2000g，秤取步驟2中混合溶劑1200g，于3L不銹鋼 容器中邊攪拌邊超聲分散4h，得到灰褐色、流動性極佳的膠狀混合物，將該 混合物于7(TC下真空干燥24h，粉碎、壓實，即得到所需前軀體。
4、 將第三步所得的前軀體于馬弗爐中以3'C/min的速率升溫到40(TC，保 溫4h，以3'C/min的速率升溫到650。C，保溫4h,自然降溫到室溫。粉碎，過 300目篩即得到最終產(chǎn)品錳酸鋰。經(jīng)過XRD檢測為純尖晶石錳酸鋰結(jié)構(gòu)，無明 顯雜質(zhì)物質(zhì)存在；經(jīng)SEM檢測，該錳酸鋰的一次顆粒呈球形。
5、 取以上錳酸鋰141g，偏聚氟乙烯9g,N-甲基吡咯烷酮卯g，混合涂布在 鋁箔上，截取直徑15mm的圓形極片作為正極片，以直徑19mm的金屬鋰片作 為負極片，聚丙烯微孔膜為隔膜，普通鋰電電液為電解液，組裝成模擬電池。 在15mA/g的放電電流下放電，首次放電比容量為118.22mAh/g，將放電電流 調(diào)整到150mA/g，放電比容量仍能維持在113.15mAh/g; 1C 100。/。DOD循環(huán)600
次容量保持率大于初始容量的77%。 實施例2
1、 秤取1738.6g化學(xué)二氧化錳、738.8g的碳酸鋰、2500g的二氧化鋯磨球 到球磨罐中，高速球磨4h，將粉和磨球分開，得到灰褐色粉料，待用。
2、 秤取300g丙酮、6gCMC、 700g乙醇、994g水，攪拌混合均勻，待用。
3、 秤取步驟一中粉料2000g，秤取步驟2中混合溶劑1200g，于3L不銹鋼 容器中邊攪拌邊超聲分散4h，得到灰褐色、流動性極佳的膠狀混合物，將該 混合物于70'C下真空干燥24h,粉碎、壓實，即得到所需前軀體。
4、 將第三步所得的前軀體于馬弗爐中以3XVmhi的速率升溫到44(rC，保 溫6h，以3'C/min的速率升溫至U70(TC，保溫6h，自然降溫到室溫。粉碎，過 300目篩即得到最終產(chǎn)品錳酸鋰。該材料的振實密度為2.2-2.3g/cm、經(jīng)過XRD 檢測為738.6g電解二氧化錳、775.74g碳酸鋰、2500g二氧化鋯磨球到球磨罐中， 高速球磨4h，將純尖晶石錳酸鋰結(jié)構(gòu)，無明顯雜質(zhì)物質(zhì)存在；經(jīng)SEM檢測， 該錳酸鋰的一次顆粒呈球形。
實施例3
1、 秤取l粉和磨球分開，得到灰褐色粉料，待用。
2、 秤取300g丙酮、6gCMC、 700g乙醇、994g水，攪拌混合均勻，待用。
3、 秤取步驟l中粉料200Og,秤取步驟2中混合溶劑1200g，于3L不銹鋼容 器中邊攪拌邊超聲分散4h，得到灰褐色、流動性極佳的膠狀混合物，將該混 合物于70'C下真空干燥24h，粉碎、壓實，即得到所需前軀體。
4、 將第三步所得的前軀體于馬弗爐中以3。C/min的速率升溫到48(TC，保 溫8h，以3tVmin的速率升溫到75(TC，保溫8h，自然降溫到室溫。粉碎，過 300目篩即得到最終產(chǎn)品錳酸鋰。該材料的振實密度為2.2 2.3g/cm、經(jīng)過 XRD檢測為純尖晶石錳酸鋰結(jié)構(gòu)，無明顯雜質(zhì)物質(zhì)存在；經(jīng)SEM檢測，該錳 酸鋰的一次顆粒呈球形。
權(quán)利要求
1、一種合成球形錳酸鋰的方法，其特征在于包括如下步驟A)取電解二氧化錳或化學(xué)二氧化錳，以及碳酸鋰，混合后球磨4～8小時，得到顏色均勻的褐色的粉末狀混合物；B)將丙酮、羧甲基纖維素鈉、乙醇和水按質(zhì)量比15:0.3～0.7:35:49.7～49.3的比例配成混合溶劑，再與粉末狀混合物按0.5～0.7:1的質(zhì)量比混合，超聲分散2～20小時，得到膠狀混合物；C)將膠狀混合物真空干燥、粉碎、壓實，得到前軀體；D)將前軀體于400～750℃下焙燒10～18小時，冷卻、粉碎、過篩，得到成品球形錳酸鋰材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于粉末狀混合物中錳和鋰的摩 爾比為1:0.95-1.05。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于混合溶劑與粉末狀混合物混 合時的質(zhì)量比為0.6:1。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于混合溶劑與粉末狀混合物混 合后，邊攪拌邊進行超聲分散。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于膠狀混合物真空干燥時，溫 度為60 80。C，時間為15 30小時。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于前軀體焙燒粉碎后，過300 目或者300目以上的篩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成球形錳酸鋰的方法，先取電解二氧化錳或化學(xué)二氧化錳，以及碳酸鋰，混合后球磨4～8小時，得到顏色均勻的褐色的粉末狀混合物；將丙酮、羧甲基纖維素鈉、乙醇和水按質(zhì)量比15∶0.3～0.7∶35∶49.7～49.3的比例配成混合溶劑，再與粉末狀混合物按0.5～0.7∶1的質(zhì)量比混合，超聲分散2～20小時，得到膠狀混合物；將膠狀混合物真空干燥、粉碎、壓實，得到前軀體；將前軀體于400～750℃下焙燒10～18小時，冷卻、粉碎、過篩，得到成品球形錳酸鋰材料。本發(fā)明繼承固相反應(yīng)合成錳酸鋰材料簡單實用的優(yōu)點，利用常見原料，經(jīng)過較少的步驟即可合成出球形錳酸鋰材料。
文檔編號C01G45/12GK101381108SQ20081015612
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者俞燕青, 林道勇, 青 王, 錢善高, 魏廷權(quán) 申請人:江蘇雙登電源有限公司