一种高压实密度、高产能的锰酸锂正极的制备方法技术

本发明专利技术属于新能源材料制备技术领域，涉及一种高压实密度、高产能的锰酸锂正极的制备方法，本方法是将锰酸锂烧结前的混合料压成团块再放到烧结炉中进行烧结，由于经压团的物料接触很紧密，烧结料堆比重由未经压团烧结的1.06提高到1.39，提高了31％，相应的窑炉产量可提高31％，而电耗及工时几乎不变，即在几乎相同的电耗及工时的情况下，锰酸锂的产能可提高31％，同时，也大大改善了物料间的高温固相反应动力学条件，有利于反应产物晶粒的长大及晶形完善，使得锰酸锂产品的质量得到了改善，孔隙率减小，锰酸锂电池中正极压实密度由2.90左右提高到3.00以上，这有利于提高电池的体积能量密度，满足了市场需要。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于新能源材料制备
，涉及，本方法是将锰酸锂烧结前的混合料压成团块再放到烧结炉中进行烧结，由于经压团的物料接触很紧密，烧结料堆比重由未经压团烧结的1.06提高到1.39，提高了31％，相应的窑炉产量可提高31％，而电耗及工时几乎不变，即在几乎相同的电耗及工时的情况下，锰酸锂的产能可提高31％，同时，也大大改善了物料间的高温固相反应动力学条件，有利于反应产物晶粒的长大及晶形完善，使得锰酸锂产品的质量得到了改善，孔隙率减小，锰酸锂电池中正极压实密度由2.90左右提高到3.00以上，这有利于提高电池的体积能量密度，满足了市场需要。【专利说明】
本专利技术属于新能源材料制备
，涉及。
技术介绍
近年来，由于全球范围内的能源危机、大气污染、温室效应等原因，在全世界掀起了一个发展新能源汽车的高潮，中国政府在发展新能源汽车产业上决心很大，相继出台了一系列鼓励政策，新能源汽车已成为汽车行业的热点，而动力电池作为新能源汽车的“心脏”，其研发与生产成为发展新能源汽车的重中之重。CMIC专家预测到2012年，中国将形成50万辆新能源汽车产能，形成10亿安时的车用高能单体动力电池生产能力，国内汽车动力电池市场规模可达到100亿元。 锂离子动力电池的关键组成部分正极材料主要为锰酸锂和磷酸铁锂，日本和韩国偏向于使用锰系，近几年日本在不断扩大锰酸锂的生产规模，据报道，到2012年日本电工株式会社锰酸锂总生产能力将达到6700吨/年，日本户田工业株式会社将达到6500吨/年。美国偏向于铁系，但近期也加大了锰系材料的研究。磷酸铁锂由于低温性能和批次稳定性较差，目前尚未大批量地投入使用，而锰酸锂在技术上更加成熟，具有很好的低温性能和批次稳定性。 国内锰酸锂材料现正处于快速发展阶段，技术在不断进步，性能在不断改善，产能在不断提高，但产品性能与日本等发达国家比还有一定差距。因此，我们必须在现有的基础上，进一步吸收国外先进技术，广泛收集国内外有关锂电行业的技术信息，加大研发力度，开发自主创新的新技术，争取在降低成本、改善性能方面有较大的突破，大大推动我国锂电产业的快速发展。 目前，国内生产锰酸锂的方法几乎都是粉料烧结，堆比重小，单台炉子产量低，物料接触也不紧密，孔隙率大，物料粒子间反应不充分，性能有缺陷，锰酸锂电池中正极压实密度也难以提高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种工艺简单且易实现产业化生产的提高锰酸锂产能及锰酸锂电池中正极压实密度的方法。 本专利技术以如下技术方案解决上述技术问题: 本专利技术的方法包括以下各步骤: (I)取烧结前的按配方混合的二氧化锰与碳酸锂混合料，加入质量比为0.6?1.2%的有机粘结剂羟基纤维素CMC，混匀； (2)将步骤(I)制得的混合料装入压机的模具中； (3)将装好料的模具放到压机的测压台上，以300?600kg/cm2压力压制成锰酸锂团块； (4)将压制好的锰酸锂团块放入烧结炉中烧结，烧结温度为800?850°C，烧结时间为10?15小时； (5)烧结反应结束后，将烧结好的锰酸锂团块破碎，用0.045mm分析筛筛分，筛下产品为锰酸锂产品； (6)将锰酸锂产品按常规方法压制成极片，测压实密度； (7)将锰酸锂极片按常规方法做成053048铝壳实效电池并检测其容量及衰减性倉泛。 步骤⑴中加入有机粘结剂羟基纤维素CMC的质量比为0.6-1.2%, 步骤(3)中的加压时间3-10秒。 步骤⑶中的锰酸锂团块边长20_50mm。 步骤(3)中的锰酸锂团块以椭圆形最好。 步骤(5)中烧结好的锰酸锂团块破碎的控制粒度为D50彡15 μ。 步骤(5)中烧结好的锰酸锂团块可由刚玉对辊机破碎。 本方法是将锰酸锂烧结前的混合料压成团块再放到烧结炉中进行烧结，由于经压团的物料接触很紧密，烧结料堆比重由未经压团烧结的1.06提高到1.39，提高了 31%，相应的窑炉产量可提高31%，而电耗及工时几乎不变，即在几乎相同的电耗及工时的情况下，锰酸锂的产能可提高31%，同时，也大大改善了物料间的高温固相反应动力学条件，有利于反应产物晶粒的长大及晶形完善，使得锰酸锂产品的质量得到了改善，孔隙率减小，锰酸锂电池中正极压实密度由2.90左右提高到3.00以上，这有利于提高电池的体积能量密度，满足了市场需要。 【具体实施方式】 本专利技术在烧结前的混合料中加入了有机粘结剂羟基纤维素，可大大提高团块强度，确保团块在装运过程中不粉碎，而有机粘结剂羟基纤维素在高温烧结时生成气相挥发，不会残留在锰酸锂产品中影响产品质量。 压制团矿的压力及压制时间决定着团块的抗碎能力，为了确保团块在运输及装料过程不破碎，团块必须要压紧，一般压力为300-600kg/cm2。 因为团块是在固相下烧结的,还没有形成液相烧结,容易粉碎,粉碎料经0.045mm分析筛筛分，控制粒度D50 < 15 μ。 烧结温度与时间对猛酸锂产品质量影响很大，一般要求烧结温度为800_850°C,烧结时间为10-15小时。 本专利技术是用生产锰酸锂电池的方法将锰酸锂材料压制成极片，测压实密度，其代表性、稳定性好。步骤(7)中的053048铝壳实效电池是按常规的锰酸锂电池生产流程制作，能真实反映锰酸锂团块的电性能。 实施例1 从锰酸锂生产线取堆比重为1.06的二氧化锰与碳酸锂的混合料2000g，加入有机粘结剂羟基纤维素(简称CMC) 20g,将有机粘结剂配成溶液与混合料分散混匀，每次称取80克混匀后的料在压机上用500kg/cm2的压力、压制时间3秒、压成30*40*40的块状，测堆比重为1.39，这样窑炉的产量相应地提高了 31% ;将团块放入推板窑中烧结，烧结温度为840°C，烧结时间为llh，烧结后将团块粉碎，用0.045mm分样筛筛分，筛下料为锰酸锂产品。 按制作锰酸锂电池的常规流程，先将锰酸锂产品做成极片，测其压实密度为 3.05g/cm3, 而用常规方法制备的锰酸锂极片压实密度为2.90左右，即本专利技术方法制备的锰酸锂极片压实密度提高了约5.0% ;用本专利技术方法制备的锰酸锂极片做成053048铝壳实效电池，检测其电性能，经50次充放电循环检测，初始IC放电容量为108mAh/g，衰减为5.4%。完全能满足客户要求。 实施例2 从锰酸锂生产线取二氧化锰与碳酸锂的混合料lOOOg，加入有机粘结剂羟基纤维素6g，将有机粘结剂配成溶液与混合料分散混匀，每次称取80克混匀后的料在压机上用400kg/cm2的压力、压制时间6秒、压成长轴为50mm的椭圆形的块状,测堆比重为1.34,将团块放入推板窑中烧结，烧结温度为810°C，烧结时间为14h，烧结后将团块粉碎，用0.045mm分析筛筛分,筛下料为猛酸锂产品。 按制作锰酸锂电池的常规流程，首先将锰酸锂产品做成极片，测其压实密度为 3.03g/cm3，然后继续做成053048铝壳实效电池，检测其电性能，经50次充放电循环检测，初始IC放电容量为106mAh/g，衰减为5.0%。能满足客户要求。【权利要求】1.，其特征是工艺步骤为: (1)取烧结前的按配方混合的二氧化锰与碳酸锂混合料，加入质量比为0.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压实密度、高产能的锰酸锂正极的制备方法，其特征是工艺步骤为：(1)取烧结前的按配方混合的二氧化锰与碳酸锂混合料，加入质量比为0.6～1.2％的有机粘结剂羟基纤维素CMC，混匀；(2)将步骤(1)制得的混合料装入压机的模具中；(3)将装好料的模具放到压机的测压台上，以300～600kg/cm2压力压制成锰酸锂团块；(4)将压制好的锰酸锂团块放入烧结炉中烧结，烧结温度为800～850℃，烧结时间为10～15小时；(5)烧结反应结束后，将烧结好的锰酸锂团块破碎，用0.045mm分析筛筛分，筛下产品为锰酸锂产品；(6)将锰酸锂产品按常规方法压制成极片，测压实密度；(7)将锰酸锂极片按常规方法做成053048铝壳实效电池并检测其容量及衰减性能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙琦，李岩，孙慧英，
申请(专利权)人：青岛乾运高科新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37