技术领域
[0001] 本
发明涉及锂电池生产技术领域，具体为一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法。
背景技术
[0002] 随着世界的发展和地球人口的不断增多，人们对
能源和天然资源的消费也随之增长了十倍，使得能源和资源面临枯竭，因而如何提高能源利用率，发展新的绿色能源是人类迫在眉睫的大问题，在研究过程中，
锂离子电池是二十世纪末发展起来的-种新型的绿色环电池，它有许多其他电池不可比拟的优点：平均工作
电压高，比
能量高，体积小，
质量轻，可高速率放点，自放电率低，
循环寿命长，无毒，无记忆效应等优异性能，但是作为一种尚在发展中的新型
化学能源，锂离子电池也存在一些不足之处：锂离子电池的内部阻抗高，工作电压变化打，生产成本高，主要是正极材料的原材料的价格高，锂离子电池中必须有特殊的保护
电路，以防止其过充电，与普通电池相比相容性差，由于工作电压高，所以一般要再用3节普通电池的情况下，才可以用一节锂离子电池代替，而在锂离子电池整个体系的锂源中，以Mn资源在自然界中最为丰富，锰酸锂的
尖晶石相结构又相对稳定，制备简单，且对环境友好，因此，制备性能优良的锰酸锂正极材料，对于锂离子电池的进-.步商业化有着重要的意义。
[0003] 目前的锰酸锂尖晶石作为锂离子动力电池正极材料，具有合成工艺简单的优势，但缺点在于容量不高，容量衰减快，高温时循环性能差，不能实现通过对锰酸锂进行表面修饰和掺杂来有效改性其电化学性能，无法达到通过在锰酸锂中加入纳米导电
复合材料，来增强锰酸锂的导电和导热性能的目的，不能实现通过在锰酸锂分子的表面包裹一层聚吡咯导电材料，来避免锰酸锂容量过快衰减，从而给锂离子动力电池正极材料的使用带来极大的不便。
发明内容
[0004] (一)解决的技术问题
[0005] 针对
现有技术的不足，本发明提供了一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，解决了现有的锰酸锂尖晶石作为锂离子动力电池正极材料，容量不高，容量衰减快，高温时循环性能差，不能实现通过对锰酸锂进行表面修饰和掺杂来有效改性其电化学性能，无法达到通过在锰酸锂中加入纳米导电复合材料，来增强锰酸锂的导电和导热性能的目的，不能实现通过在锰酸锂分子的表面包裹一层聚吡咯导电材料，来避免锰酸锂容量过快衰减的问题。
[0006] (二)技术方案
[0007] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，具体包括以下步骤：
[0008] S1、锰矿物的
破碎研磨处理：首先将选取的锰矿物倒入破碎研磨设备中，通过
破碎机构将选取的锰矿物进行
粉碎处理，再通过一层筛网进行筛选，筛选下来的锰矿物颗粒通过研磨机构进行充分研磨，然后再通过二层筛网进行筛选，经过两层筛网的筛选，而得到的锰矿物粉末即可达到所需粒度要求；
[0009] S2、锰矿物的溶解：将步骤S1达到要求的锰矿物粉末倒入浓
硫酸溶液中，然后通过混合搅拌设备进行混合搅拌，从而制成硫酸锰溶液；
[0010] S3、锰酸锂溶液的混合配制：向步骤S2得到的硫酸锰溶液中加入相应重量比份的
碳酸锂溶液，然后启动混合搅拌设备以转速为500-600r/min，
温度为26-33℃的条件下搅拌1-2h，使硫酸锰溶液与碳酸锂溶液进行充分反应混合，从而得到锰酸锂溶液；
[0011] S4、锰酸锂溶液的掺杂及酸
碱度调配：向步骤S3得到的锰酸锂溶液中加入
磁性纳米复合颗粒，混合搅拌30-40min，然后缓慢滴加PH调节剂，边滴加边搅拌，使锰酸锂溶液的PH调节至6.7-7.2时即可完成锰酸锂溶液的酸碱度调配；
[0012] S5、糊状锰酸锂混合物的制备：向步骤S4得到的锰酸锂溶液中加入聚吡咯，然后启动混合搅拌设备以500-600r/min的转速，搅拌1-2h，使锰酸锂溶液与聚吡咯进行充分混合，从而得到糊状锰酸锂混合物；
[0013] S6、锂电池正极的成形：将步骤S5得到的糊状锰酸锂混合物、其他正极材料以及粘结剂在搅拌釜中和成脊，然后置于对辊机两滚轮中间，插入金属网，经滚压后正极育就附着在
铝网两面，之后经高温隧道炉或烘箱加
热处理去除部分
水分，并在直径不同的对辊机上碾压至规定厚度，从而即可制成卷绕式正极。
[0014] 优选的，锂离子动力电池正极材料锰酸锂的原料按重量比份包括：碳酸锂溶液10-20份、磁性纳米复合颗粒5-10份、锰矿物50-60份、浓硫酸1-5份和聚吡咯1-5份。
[0015] 优选的，所述步骤S1中锰矿物为软锰矿、硬锰矿、水锰矿或黑锰矿中的一种或多种的组合。
[0016] 优选的，所述步骤S1中第二层筛网的筛孔大小为200-300目。
[0017] 优选的，所述步骤S3中加入碳酸锂溶液的浓度为1.6-3.8mol/L。
[0018] 优选的，所述步骤S4中PH调节剂是选用浓度为0.5-1.3mol/L的
氨水。
[0019] 优选的，所述步骤S6中其他正极材料为碳酸钴或碳酸镍中的一种或两种的组合。
[0020] 优选的，所述步骤S4中磁性纳米复合颗粒为采用化学共沉淀法制备的四
氧化三
铁磁性纳米颗粒。
[0021] (三)有益效果
[0022] 本发明提供了一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
[0023] (1)、该锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，具体包括以下步骤：S1、锰矿物的破碎研磨处理：首先将选取的锰矿物倒入破碎研磨设备中，通过破碎机构将选取的锰矿物进行粉碎处理，再通过一层筛网进行筛选，筛选下来的锰矿物颗粒通过研磨机构进行充分研磨，S2、锰矿物的溶解：将步骤S1达到要求的锰矿物粉末倒入浓硫
酸溶液中，然后通过混合搅拌设备进行混合搅拌，从而制成硫酸锰溶液，S3、锰酸锂溶液的混合配制：向步骤S2得到的硫酸锰溶液中加入相应重量比份的碳酸锂溶液，S4、锰酸锂溶液的掺杂及酸碱度调配：向步骤S3得到的锰酸锂溶液中加入磁性纳米复合颗粒，混合搅拌30-40min，S5、糊状锰酸锂混合物的制备：向步骤S4得到的锰酸锂溶液中加入聚吡咯，然后启动混合搅拌设备以500-600r/min的转速，搅拌1-2h，使锰酸锂溶液与聚吡咯进行充分混合，从而得到糊状锰酸锂混合物，S6、锂电池正极的成形：将步骤S5得到的糊状锰酸锂混合物、其他正极材料以及粘结剂在搅拌釜中和成脊，可实现通过对锰酸锂进行表面修饰和掺杂来有效改性其电化学性能，很好的达到了通过在锰酸锂中加入纳米导电复合材料，来增强锰酸锂的导电和导热性能的目的，实现了通过在锰酸锂分子的表面包裹一层聚吡咯导电材料，来避免锰酸锂容量过快衰减，容量高，容量衰减大大减慢，高温时循环性得到增强，从而保证了锂离子动力电池正极材料的正常使用。
[0024] (2)、该锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，通过在对锰矿物进行双重粉碎和筛选，可实现使锰矿物融入浓硫酸时，反应的更加充分，大大提升了锰矿物中锰的利用率，避免资源的浪费。
附图说明
具体实施方式
[0026] 下面将结合本发明
实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 请参阅图1，本发明实施例提供三种技术方案：一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂的制备方法，具体包括以下实施例：
[0028] 实施例1
[0029] S1、锰矿物的破碎研磨处理：首先将选取的55份锰矿物倒入破碎研磨设备中，通过破碎机构将选取的锰矿物进行粉碎处理，再通过一层筛网进行筛选，筛选下来的锰矿物颗粒通过研磨机构进行充分研磨，然后再通过二层筛网进行筛选，经过两层筛网的筛选，而得到的锰矿物粉末即可达到所需粒度要求，锰矿物为软锰矿、硬锰矿、水锰矿和黑锰矿的组合物，第二层筛网的筛孔大小为250目；
[0030] S2、锰矿物的溶解：将步骤S1达到要求的锰矿物粉末倒入3份浓硫酸溶液中，然后通过混合搅拌设备进行混合搅拌，从而制成硫酸锰溶液；
[0031] S3、锰酸锂溶液的混合配制：向步骤S2得到的硫酸锰溶液中加入相应重量比份的15份碳酸锂溶液，然后启动混合搅拌设备以转速为550r/min，温度为30℃的条件下搅拌
1.5h，使硫酸锰溶液与碳酸锂溶液进行充分反应混合，从而得到锰酸锂溶液，加入碳酸锂溶液的浓度为2.1mol/L；
[0032] S4、锰酸锂溶液的掺杂及酸碱度调配：向步骤S3得到的锰酸锂溶液中加入7份磁性纳米复合颗粒，混合搅拌35min，然后缓慢滴加PH调节剂，边滴加边搅拌，使锰酸锂溶液的PH调节至7时即可完成锰酸锂溶液的酸碱度调配，PH调节剂是选用浓度为0.8mol/L的氨水，磁性纳米复合颗粒为采用化学共沉淀法制备的四氧化三
铁磁性纳米颗粒；
[0033] S5、糊状锰酸锂混合物的制备：向步骤S4得到的锰酸锂溶液中加入3份聚吡咯，然后启动混合搅拌设备以550r/min的转速，搅拌1.5h，使锰酸锂溶液与聚吡咯进行充分混合，从而得到糊状锰酸锂混合物；
[0034] S6、锂电池正极的成形：将步骤S5得到的糊状锰酸锂混合物、其他正极材料以及粘结剂在搅拌釜中和成脊，然后置于对辊机两滚轮中间，插入金属网，经滚压后正极育就附着在铝网两面，之后经高温隧道炉或烘箱加热处理去除部分水分，并在直径不同的对辊机上碾压至规定厚度，从而即可制成卷绕式正极，其他正极材料为碳酸钴和碳酸镍的组合物。
[0035] 实施例2
[0036] S1、锰矿物的破碎研磨处理：首先将选取的50份锰矿物倒入破碎研磨设备中，通过破碎机构将选取的锰矿物进行粉碎处理，再通过一层筛网进行筛选，筛选下来的锰矿物颗粒通过研磨机构进行充分研磨，然后再通过二层筛网进行筛选，经过两层筛网的筛选，而得到的锰矿物粉末即可达到所需粒度要求，锰矿物为软锰矿，第二层筛网的筛孔大小为200目；
[0037] S2、锰矿物的溶解：将步骤S1达到要求的锰矿物粉末倒入1份浓硫酸溶液中，然后通过混合搅拌设备进行混合搅拌，从而制成硫酸锰溶液；
[0038] S3、锰酸锂溶液的混合配制：向步骤S2得到的硫酸锰溶液中加入相应重量比份的10份碳酸锂溶液，然后启动混合搅拌设备以转速为500r/min，温度为26℃的条件下搅拌1h，使硫酸锰溶液与碳酸锂溶液进行充分反应混合，从而得到锰酸锂溶液，加入碳酸锂溶液的浓度为1.6mol/L；
[0039] S4、锰酸锂溶液的掺杂及酸碱度调配：向步骤S3得到的锰酸锂溶液中加入5份磁性纳米复合颗粒，混合搅拌30min，然后缓慢滴加PH调节剂，边滴加边搅拌，使锰酸锂溶液的PH调节至6.7时即可完成锰酸锂溶液的酸碱度调配，PH调节剂是选用浓度为0.5mol/L的氨水，磁性纳米复合颗粒为采用化学共沉淀法制备的四氧化三铁磁性纳米颗粒；
[0040] S5、糊状锰酸锂混合物的制备：向步骤S4得到的锰酸锂溶液中加入1份聚吡咯，然后启动混合搅拌设备以500r/min的转速，搅拌1h，使锰酸锂溶液与聚吡咯进行充分混合，从而得到糊状锰酸锂混合物；
[0041] S6、锂电池正极的成形：将步骤S5得到的糊状锰酸锂混合物、其他正极材料以及粘结剂在搅拌釜中和成脊，然后置于对辊机两滚轮中间，插入金属网，经滚压后正极育就附着在铝网两面，之后经高温隧道炉或烘箱加热处理去除部分水分，并在直径不同的对辊机上碾压至规定厚度，从而即可制成卷绕式正极，其他正极材料为碳酸钴。
[0042] 实施例3
[0043] S1、锰矿物的破碎研磨处理：首先将选取的60份锰矿物倒入破碎研磨设备中，通过破碎机构将选取的锰矿物进行粉碎处理，再通过一层筛网进行筛选，筛选下来的锰矿物颗粒通过研磨机构进行充分研磨，然后再通过二层筛网进行筛选，经过两层筛网的筛选，而得到的锰矿物粉末即可达到所需粒度要求，锰矿物为黑锰矿，第二层筛网的筛孔大小为300目；
[0044] S2、锰矿物的溶解：将步骤S1达到要求的锰矿物粉末倒入5份浓硫酸溶液中，然后通过混合搅拌设备进行混合搅拌，从而制成硫酸锰溶液；
[0045] S3、锰酸锂溶液的混合配制：向步骤S2得到的硫酸锰溶液中加入相应重量比份的20份碳酸锂溶液，然后启动混合搅拌设备以转速为600r/min，温度为33℃的条件下搅拌2h，使硫酸锰溶液与碳酸锂溶液进行充分反应混合，从而得到锰酸锂溶液，加入碳酸锂溶液的浓度为3.8mol/L；
[0046] S4、锰酸锂溶液的掺杂及酸碱度调配：向步骤S3得到的锰酸锂溶液中加入10份磁性纳米复合颗粒，混合搅拌40min，然后缓慢滴加PH调节剂，边滴加边搅拌，使锰酸锂溶液的PH调节至7.2时即可完成锰酸锂溶液的酸碱度调配，PH调节剂是选用浓度为1.3mol/L的氨水，磁性纳米复合颗粒为采用化学共沉淀法制备的四氧化三铁磁性纳米颗粒；
[0047] S5、糊状锰酸锂混合物的制备：向步骤S4得到的锰酸锂溶液中加入5份聚吡咯，然后启动混合搅拌设备以600r/min的转速，搅拌2h，使锰酸锂溶液与聚吡咯进行充分混合，从而得到糊状锰酸锂混合物；
[0048] S6、锂电池正极的成形：将步骤S5得到的糊状锰酸锂混合物、其他正极材料以及粘结剂在搅拌釜中和成脊，然后置于对辊机两滚轮中间，插入金属网，经滚压后正极育就附着在铝网两面，之后经高温隧道炉或烘箱加热处理去除部分水分，并在直径不同的对辊机上碾压至规定厚度，从而即可制成卷绕式正极，其他正极材料为碳酸镍。
[0049] 测试实验
[0050] 某锂电池生产企业采用本发明实施例1-3的制备方法分别制备出三组锂离子动力电池正极材料，再从市场上选取同类型常规锂电池正极材料最为对照组，然后对这四组锂电池正极材料分别进行导电和导热实验。
[0051] 导电实验：首先将该四组锂电池正极材料同时接入电压为18V的电源上，然后通过每组电路内接入
电流表读取电路中电流大小。
[0052] 表1 导电实验测试数据表
[0053]
[0054] 由表1可知，采用实施例1的制备方法制备的锂电池正极材料的导电电流最大，因此
导电性最佳，而采用实施例2和实施例3制备方法制备的锂电池正极材料的导电电流均比对照组大，因此，本发明的改性锰酸锂正极材料的导电性比现有正极材料的导电性要好。
[0055] 导热实验：将四组锂电池正极材料的底部通过加热板同时加热，然后在四组正极材料的顶部分别安装数显温度
传感器，在加热过程中记录每组正极材料上方温度达到40℃时，所用的时间。
[0056] 表2 导热实验测试数据表
[0057]
[0058] 由表2可知，采用实施例1的制备方法制备的锂电池正极材料达到40℃时所用的时间最短，因此导热性最佳，而采用实施例2和实施例3制备方法制备的锂电池正极材料达到40℃时所用的时间均比对照组小，因此，本发明的改性锰酸锂正极材料的导热性比现有正极材料的导热性要好。
[0059] 综上所述
[0060] 本发明可实现通过对锰酸锂进行表面修饰和掺杂来有效改性其电化学性能，很好的达到了通过在锰酸锂中加入纳米导电复合材料，来增强锰酸锂的导电和导热性能的目的，实现了通过在锰酸锂分子的表面包裹一层聚吡咯导电材料，来避免锰酸锂容量过快衰减，容量高，容量衰减大大减慢，高温时循环性得到增强，从而保证了锂离子动力电池正极材料的正常使用。
[0061] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0062] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、
修改、替换和变型，本发明的范围由所附
权利要求及其等同物限定。
