CN105271423A - 一种低温合成高纯纳米锰酸锂的工艺方法 - Google Patents

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刘毅
崔晗
张利锋
郑鹏
原晓艳
郭守武
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Abstract

一种低温合成高纯纳米锰酸锂的工艺方法，以高锰酸钾、硫酸锰、氢氧化锂为原料，按比例混合后，通过水热反应一步直接制备得到高纯度锰酸锂，该方法制得的锰酸锂为纳米级颗粒，且颗粒尺寸分布均一，与传统采用高温固相反应制备锰酸锂的方法相比，本发明方法具有工艺步骤简单、反应温度低、反应时间短、对设备要求低、能源消耗少、可重复性强的特点。

Description

一种低温合成高纯纳米锰酸锂的工艺方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池正极材料制备技术领域，特别涉及一种低温合成高纯纳米锰酸锂的工艺方法。
背景技术
为了满足在更高存储容量方面的需求，锂离子电池的倍率性能和锂离子的能量密度必须得到改善，这促使研究人员研究出更新的正极或负极材料。而作为当下最具发展前景的几种锂离子电池正极材料之一的锰酸锂，凭借其价格低廉、对环境无污染、低温循环性能好等优点，得到了研究者们的广泛重视。但是，传统制备锰酸锂材料的高温固相法，其反应时间长、反应温度高、产物粒径分布不均一且颗粒尺寸一般为微米级。而纳米材料具有特殊的纳米尺寸效应，若锰酸锂颗粒的尺寸被控制在纳米级，锂离子和电子在锰酸锂中的扩散路径将极大地缩短，并且表现出优异的倍率性能。其次，由于纳米材料有特殊的表面效应，纳米尺寸的锰酸锂更易于表面改性。
经过对现有技术的检索发现，专利文献号CN102790210A公开了一种制备亚微米级锰酸锂的方法。该技术制备锰酸锂的水热温度高达380℃～420℃，反应釜内压强需要调节到22MPa～40MPa，而市场上能满足此反应条件的反应釜价格昂贵，且这种条件下的水热反应危险系数较高。
专利文献号CN10478672A公开了一种氧化锰与尖晶石锰酸锂锂离子电池及其制备的方法，该技术采用两步水热与高温固相法，通过向水热体系中加入还原剂，用表面活性剂实现氧化锰纳米片阵列向纳米线阵列的转变；通过高温固相法反应中加入锂源，实现氧化锰与尖晶石型锰酸锂纳米线的制备，但该技术制备锰酸锂的方法仍是高温固相法，水热反应只用于制备高温固相反应的前驱物。
专利文献号CN104752686A公开了一种采用传统高温固相法制备锰酸锂的方法，该技术制备锰酸锂采用将原料MnCO3、Li2CO3按一定比例混合球磨，过筛后，缓慢升温至600℃，保温6h，再升温至800℃～850℃，保温18h；该技术工艺过程复杂，并没有克服传统固相法反应时间长、能耗多、产物粒径不均一的缺点。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低温合成高纯纳米锰酸锂的工艺方法，所制备的锰酸锂为纳米级颗粒，纯度高、性能优异且颗粒尺寸分布均一，具有工艺步骤简单、反应温度低、反应时间短、对设备要求低、能源消耗少、可重复性强的特点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种低温合成高纯纳米锰酸锂的工艺方法，其步骤如下：
步骤一：将高锰酸钾、硫酸锰、氢氧化锂按照摩尔比(0.7-1.1)：(1.9-2.3)：(22-34)溶于去离子水中，混合均匀，配置成反应液；
步骤二：将步骤一配置好的反应液置于水热釜中进行水热反应，水热反应的温度为90-120℃，反应时间为3-12h，待冷却到室温后，经清洗、抽滤、干燥、分离，得到锰酸锂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明以高锰酸钾、硫酸锰、氢氧化锂为原料，通过水热反应一步直接制备得到了高纯度锰酸锂，并且制得的锰酸锂颗粒为纳米级颗粒，颗粒尺寸分布均一，适用于制备锂离子电池的正极材料，与传统采用高温固相反应制备锰酸锂的方法相比，本发明方法具有工艺步骤简单、反应温度低、反应时间短、对设备要求低、能源消耗少、可重复性强的特点。
附图说明
图1是本发明制备的高纯锰酸锂电极的X-射线衍射(XRD)图谱。
图2是本发明制备的高纯锰酸锂电极的扫描电镜(SEM)微观形貌图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
步骤一：将0.9mmol高锰酸钾、2.1mmol硫酸锰、34mmol氢氧化锂溶于去离子水中，混合均匀，配置成80mL的反应液；
步骤二：将步骤一配置好的反应液置于100mL水热釜中进行水热反应，水热反应的温度为90℃，反应时间为6h，待冷却到室温后，经清洗、抽滤、干燥、分离，得到锰酸锂。
参见图1，本实施例制备的纳米锰酸锂的纯度在99.6％左右。
参见图2，本实施例制备的锰酸锂为纳米级，尺寸约为50纳米，其尺寸分布均一。
实施例二
步骤一：将1.1mmol高锰酸钾、1.9mmol硫酸锰、30mmol氢氧化锂溶于去离子水中，混合均匀，配置成80mL的反应液；
步骤二：将步骤一配置好的反应液置于100mL水热釜中进行水热反应，水热反应的温度为100℃，反应时间为9h，待冷却到室温后，经清洗、抽滤、干燥、分离，得到锰酸锂。
实施例三
步骤一：将1.0mmol高锰酸钾、2.0mmol硫酸锰、26mmol氢氧化锂溶于去离子水中，混合均匀，配置成80mL的反应液；
步骤二：将步骤一配置好的反应液置于100mL水热釜中进行水热反应，水热反应的温度为110℃，反应时间为3h，待冷却到室温后，经清洗、抽滤、干燥、分离，得到锰酸锂。
实施例四
步骤一：将0.7mmol高锰酸钾、2.3mmol硫酸锰、22mmol氢氧化锂溶于去离子水中，混合均匀，配置成80mL的反应液；
步骤二：将步骤一配置好的反应液置于100mL水热釜中进行水热反应，水热反应的温度为120℃，反应时间为12h，待冷却到室温后，经清洗、抽滤、干燥、分离，得到锰酸锂。

Claims (5)

1.一种低温合成高纯纳米锰酸锂的工艺方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：将高锰酸钾、硫酸锰、氢氧化锂按照摩尔比(0.7-1.1)：(1.9-2.3)：(22-34)溶于去离子水中，混合均匀，配置成反应液；
步骤二：将步骤一配置好的反应液置于水热釜中进行水热反应，水热反应的温度为90-120℃，反应时间为3-12h，待冷却到室温后，经清洗、抽滤、干燥、分离，得到锰酸锂。
2.根据权利要求1所述的一种低温合成高纯纳米锰酸锂的工艺方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：将0.9mmol高锰酸钾、2.1mmol硫酸锰、34mmol氢氧化锂溶于去离子水中，混合均匀，配置成80mL的反应液；
步骤二：将步骤一配置好的反应液置于100mL水热釜中进行水热反应，水热反应的温度为90℃，反应时间为6h，待冷却到室温后，经清洗、抽滤、干燥、分离，得到锰酸锂。
3.根据权利要求1所述的一种低温合成高纯纳米锰酸锂的工艺方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：将1.1mmol高锰酸钾、1.9mmol硫酸锰、30mmol氢氧化锂溶于去离子水中，混合均匀，配置成80mL的反应液；
步骤二：将步骤一配置好的反应液置于100mL水热釜中进行水热反应，水热反应的温度为100℃，反应时间为9h，待冷却到室温后，经清洗、抽滤、干燥、分离，得到锰酸锂。
4.根据权利要求1所述的一种低温合成高纯纳米锰酸锂的工艺方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：将1.0mmol高锰酸钾、2.0mmol硫酸锰、26mmol氢氧化锂溶于去离子水中，混合均匀，配置成80mL的反应液；
步骤二：将步骤一配置好的反应液置于100mL水热釜中进行水热反应，水热反应的温度为110℃，反应时间为3h，待冷却到室温后，经清洗、抽滤、干燥、分离，得到锰酸锂。
5.根据权利要求1所述的一种低温合成高纯纳米锰酸锂的工艺方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：将0.7mmol高锰酸钾、2.3mmol硫酸锰、22mmol氢氧化锂溶于去离子水中，混合均匀，配置成80mL的反应液；
步骤二：将步骤一配置好的反应液置于100mL水热釜中进行水热反应，水热反应的温度为120℃，反应时间为12h，待冷却到室温后，经清洗、抽滤、干燥、分离，得到锰酸锂。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108134076A (zh) * 2017-12-18 2018-06-08 常州大学 一种尖晶石锰酸锂的制备方法和应用
CN108529682A (zh) * 2018-05-07 2018-09-14 陕西科技大学 一种片状锰酸锂及其制备方法
CN115818581A (zh) * 2022-12-19 2023-03-21 无锡中天固废处置有限公司 一种含锰废硫酸的综合利用方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101237044A (zh) * 2008-02-29 2008-08-06 厦门大学 纳米级锂离子电池正极材料岩盐型锰酸锂及其制备方法
CN101555041A (zh) * 2009-05-19 2009-10-14 福州大学 LiMnO2纳米片的制备及其在锂电池中的应用
JP2010137996A (ja) * 2007-11-12 2010-06-24 Toda Kogyo Corp 非水電解液二次電池用マンガン酸リチウム粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解液二次電池
CN103121724A (zh) * 2012-12-24 2013-05-29 华东理工大学 一种制备锂离子筛MnO2·0.5H2O及其前驱体Li1.6Mn1.6O4的方法
CN103296253A (zh) * 2013-05-24 2013-09-11 遵义师范学院 一种锂离子电池正极材料纳米锰酸锂的制备方法
CN104577103A (zh) * 2015-01-09 2015-04-29 上海交通大学 高纯纳米锰酸锂的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010137996A (ja) * 2007-11-12 2010-06-24 Toda Kogyo Corp 非水電解液二次電池用マンガン酸リチウム粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解液二次電池
CN101237044A (zh) * 2008-02-29 2008-08-06 厦门大学 纳米级锂离子电池正极材料岩盐型锰酸锂及其制备方法
CN101555041A (zh) * 2009-05-19 2009-10-14 福州大学 LiMnO2纳米片的制备及其在锂电池中的应用
CN103121724A (zh) * 2012-12-24 2013-05-29 华东理工大学 一种制备锂离子筛MnO2·0.5H2O及其前驱体Li1.6Mn1.6O4的方法
CN103296253A (zh) * 2013-05-24 2013-09-11 遵义师范学院 一种锂离子电池正极材料纳米锰酸锂的制备方法
CN104577103A (zh) * 2015-01-09 2015-04-29 上海交通大学 高纯纳米锰酸锂的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUNFENG CHEN ET AL.: "Chemical Synthesis of LiMn2O4 and LiMn1.53Ni0.47O3.67 for Lithium-Ion Battery Anodes", 《ENERGY AND ENVIRONMENT FOCUS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108134076A (zh) * 2017-12-18 2018-06-08 常州大学 一种尖晶石锰酸锂的制备方法和应用
CN108529682A (zh) * 2018-05-07 2018-09-14 陕西科技大学 一种片状锰酸锂及其制备方法
CN115818581A (zh) * 2022-12-19 2023-03-21 无锡中天固废处置有限公司 一种含锰废硫酸的综合利用方法

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