利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法

本发明涉及富锂锰基材料合成，具体为利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法。

背景技术：

1、富锂锰基材料的合成通过氢氧化物前驱体与碳酸锂进行高温固相反应制备的，反应过程需提供氧化气氛，充足的氧气气氛有助于反应的进行，形成晶形更为完整、结构更稳定的富锂锰基材料。

2、常规的生产工艺是向窑炉中通大气，以提供氧化气氛，该供氧方式只是在烧制物料的外部形成氧化气氛；

3、本发明通过在混合料中加入高锰酸钾的方式，让物料内部产生氧气，通过物料内部及外部氧化气氛的结合，使得物料在烧制过程有更均匀更充分的氧化气氛，进而制备出性能更优的富锂锰基材料。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，包括以下具体步骤：

3、步骤一：将富锂锰基正极材料前驱体、碳酸锂、高锰酸钾按照设计配比进行混合配料，混料设备为高速混合机或斜式混料机中的一种；

4、步骤二：将混合好的物料装在匣钵里，进入辊道窑进行烧制，烧制温度为850～1100℃、保温时间为10～20h；

5、步骤三：烧制完的物料经粉体处理系统处理，得到正极材料；

6、步骤四：将正极材料经水洗处理，将物料中的钾离子清洗干净，经过滤后再升温干燥处理；

7、步骤五：将得到的粉体材料与碳酸锂进行混合，进行二次烧制处理；

8、步骤六：得到富锂锰基材料成品。

9、可选的，所述步骤一中前驱体、碳酸锂的配比按照锂对过渡金属比0.98-1.15，高锰酸钾按前驱体质量的0.5-2.0％进行配制。

10、可选的，所述步骤三中粉体处理系统的具体步骤如下：

11、(1)、利用粉碎设备对物料进行统一粉碎处理，其粉碎操作采用多级递进式工艺，粉碎设备为鄂式破碎机、对辊破碎机、立式粉碎机中的一种；

12、(2)、将粉碎后的物料倒入筛料机中进行筛分处理。

13、可选的，所述步骤五中碳酸锂按正极材料质量的0.02-0.1％加入。

14、可选的，所述步骤五中二次烧制处理后的物料还需要进行过筛、批混、除铁处理工艺。

15、可选的，所述步骤六中富锂锰基正极材料粒度d50范围为6.00-10.00μm，比表面积范围为0.4～1.2m2/g，振实密度为1.5～2.1g/cm3。

16、可选的，所述步骤六中得到的富锂锰基正极材料化学式如下：

17、(1-x-y)li2mno3·xlini0.5mn0.5o2·ylinio2·amno2。

18、可选的，所述富锂锰基正极材料化学式中mno2含量不超过1％。

19、本发明提供了利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，具备以下有益效果：

20、该利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，利用高锰酸钾分解产生氧气的特征，制备高性能有氧气气氛富锂锰基正极材料。将镍锰氢氧化物、高锰酸钾、碳酸锂进行混合，混合均匀后，进行高温烧制，高温分解过程中自产生氧气，配合窑炉提供的大气(或氧气)气氛，因此在烧粉体内外部均形成氧气气氛，大大加快正极材料的形成过程，也由于充足的氧气气氛，使得富锂锰基材料结晶更好，li2mno3与lini0.5mn0.5o2、linio2等相固溶更均匀。烧制后经粉体处理后进行水洗，再进行回火处理；

21、相当于传统的富锂锰基正极材料，其合成过程氧化气氛更优，使得富锂锰基材料结晶更好，li2mno3与lini0.5mn0.5o2、linio2等相固溶更均匀，同时加入的高锰酸钾分解最终形成的二氧化锰作为包覆层存在于富锂锰基材料中，该包覆层提高了本体材料的离子电导率，起到了改善材料性能的效果。

技术特征：

1.利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，其特征在于：所述步骤一中前驱体、碳酸锂的配比按照锂对过渡金属比0.98-1.15，高锰酸钾按前驱体质量的0.5-2.0％进行配制。

3.根据权利要求1所述的利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，其特征在于：所述步骤三中粉体处理系统的具体步骤如下：

4.根据权利要求1所述的利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，其特征在于：所述步骤五中碳酸锂按正极材料质量的0.02-0.1％加入。

5.根据权利要求1所述的利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，其特征在于：所述步骤五中二次烧制处理后的物料还需要进行过筛、批混、除铁处理工艺。

6.根据权利要求1所述的利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，其特征在于：所述步骤六中富锂锰基正极材料粒度d50范围为6.00-10.00μm，比表面积范围为0.4～1.2m2/g，振实密度为1.5～2.1g/cm3。

7.根据权利要求1所述的利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，其特征在于：所述步骤六中得到的富锂锰基正极材料化学式如下：

8.根据权利要求7所述的利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，其特征在于：所述富锂锰基正极材料化学式中mno2含量不超过1％。

技术总结本发明公开了利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，涉及富锂锰基材料合成技术领域，具体为利用高锰酸钾分解增强氧气气氛的富锂锰基材料合成方法，包括以下具体步骤：步骤一：将富锂锰基正极材料前驱体、碳酸锂、高锰酸钾按照设计配比进行混合配料；步骤二：将混合好的物料装在匣钵里，进入辊道窑进行烧制。该富锂锰基材料合成方法，其合成过程氧化气氛更优，使得富锂锰基材料结晶更好，Li<subgt;2</subgt;MnO<subgt;3</subgt;与LiNi<subgt;0.5</subgt;Mn<subgt;0.5</subgt;O<subgt;2</subgt;、LiNiO<subgt;2</subgt;等相固溶更均匀，同时加入的高锰酸钾分解最终形成的二氧化锰作为包覆层存在于富锂锰基材料中，该包覆层提高了本体材料的离子电导率，起到了改善材料性能的效果。技术研发人员：胡伟,魏山川,钟盛文受保护的技术使用者：江西理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18