鋰聚合物電池用錳酸鋰化合物的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋰聚合物電池技術領域，即涉及一種充電寶用鋰聚合物電池用錳酸鋰化合物的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發展，越來越多的電子產品需要移動快速充電電源，以滿足人們隨時隨地需要給電子產品供電的需求；同時人們也越來越重視清潔能源及儲能材料的新技術新工藝的開發。而目前大多數的移動快速充電電源采用的都是鋰聚合物電池，主要是因其具有高比能量、高安全性、可再生等良好特性，引起了人們的極大關注。
[0003]目前制備鋰聚合物電池的正電極的前驅體大多是按照制備的化學機理有化學沉淀法、電化學法、氧化還原法、復分解反應及這幾種機理的綜合等，主反應過程的攪拌方式有氣體鼓泡法、推進攪拌法、外力阻尼法等一種或者幾種兼具，制備過程的助劑有氨基化合物、銨鹽等一種或者多種同時兼用，根據相關資料顯示，這些技術在鋰聚合物電池正極材料前驅體錳酸鋰化合物制備方法的應用中存在如下問題:(1)制得的材料因過渡金屬錳離子與鋰離子的錯位和錳氧化物在充放電過程中，晶體結構不穩定，晶格容易變形，以至其他的原子、電子、離子嵌脫困難或者不均勻，抗過充放電性能差，材料的電化學性能不穩定，使用壽命短，安全性差；(2)制備過程產生對環境有害的氨(NH3)、氨氮化合物(NH+)等；(3)生產成本大且能耗高。
[0004]因此，現在需要開發一種清潔生產、操作簡便的制備鋰聚合物電池用錳酸鋰化合物的制備方法及制備的產品。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于，提供了一種自動化程度高、生產清潔、操作簡便可控且自動化程度高的充電寶用鋰聚合物電池的錳酸鋰化合物的制備方法。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是:該鋰聚合物電池的錳酸鋰化合物的制備方法，采用水熱合成法制備，具體步驟如下:
(1)中央計算機控制器控制打開第一溶液導管的電控閥門，在無塵環境下向反應釜內加入鋰鹽或鋰氧化物溶液，再關閉第一溶液導管的電控閥門的電控閥門；
(2)中央計算機控制器控制打開第二溶液導管的電控閥門，在無塵環境下向反應釜內加入錳鹽或錳氧化物溶液，再關閉第二溶液導管的電控閥門的電控閥門；
(3)中央計算機控制器控制啟動攪拌電機，攪拌速度為450~600r/min，攪拌溶液，攪拌時間為0.5~lh ;攬摔完畢后，關閉攬摔電機；
(4)中央計算機控制器控制打開反應釜的釜蓋裝置的電控閥門，密封反應釜；物料；
(5)中央計算機控制器控制啟動電加熱裝置，使反應釜內的溫度升至250?350°C，進行水熱反應，反應時間為75?85h ;反應結束后，中央計算機控制器控制關閉電加熱裝置；
(6)當反應釜內的溫度降至室溫，中央計算機控制器控制打開反應釜的底部的電控閥門，將步驟(5)中獲得的物物料送入除雜裝置，中央計算機控制器控制打開除雜裝置的去離子水導管的電控閥門，添加去離水并使反應釜內的物料經過多次除雜浸洗，除雜浸洗時溫度為 85~95°C ；
(7)中央計算機控制器控制打開除雜裝置底部的電控閥門，通過栗將除雜浸洗后物料壓入過濾器，經300目的濾網過濾；
(8)中央計算機控制器控制打開烘干機電控閥門、傳送電控閥門和烘干機氧氣通入閥門，設置烘干機溫度和氧氣通入量，將過濾后物料放入烘干機，烘干機的溫度設置為80?120°C，壓力小于或等于0.02Mpa，氧氣體積百分含量15?20%的空氣氣氛條件下干燥且熱定性，反應時間為10~15h，獲得鋰聚合物電池用錳酸鋰化合物。
[0007]采用上述技術方案，一定摩爾濃度的鋰鹽與錳鹽按照一定比例配比，在一定溫度、壓力條件下，從而使鋰離子、錳離子進行水熱反應合成錳酸鋰化合物，然后通過除雜清洗和低溫脫水，高溫重構，獲得適用于鋰聚合物電池正電極用的錳酸鋰化合物，所制得的鋰聚合物電池用錳酸鋰化合物由于鋰錳各元素分布均勻，由于錳氧鍵的嵌入，消除了過渡元素與鋰離子的錯位現象，鋰錳氧化物的層狀結構更穩定，這樣其所制成的鋰電池正極的電性能優，放電平臺不容易衰減，耐大電流充放和過充放，使用壽命長。除雜處理主要的作用是有利于除去在反應過程中生成的鈉基或鉀基有機物等雜質；因此除雜處理中的水的溫度由所含雜質的種類決定的，除雜處理中的水的溫度過高或過低均可能引起某些雜質無法去除。
[0008]進一步改進在于，所述鋰鹽為氯化鋰或/和硝酸鋰；所述錳鹽為氯化鈷、硝酸錳、硫酸錳的一種或多種混合。
[0009]進一步改進在于，所述鋰離子和錳離子的總濃度為60?100g/l ;其中所述鋰離子和錳離子的摩爾濃度比為1:2。
[0010]進一步改進在于，所述反應釜為具有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜，所述反應釜的容量為20~30L。
[0011 ] 進一步改進在于，所述步驟(5 )的電加熱裝置由兩組加熱棒組成，通過溫度傳感器測得反應釜的溫度，以控制電加熱器的其中一組加熱棒是否啟動，維持反應釜的溫度在合適的溫度。
[0012]進一步改進在于，所述步驟(4)除雜處理中的水的溫度為85?95°C。除雜處理主要的作用是有利于除去在反應過程中生成的鈉基或鉀基有機物等雜質；因此除雜處理中的水的溫度由所含雜質的種類決定的，除雜處理中的水的溫度過高或過低均可能引起某些雜質無法去除。
[0013]本發明還要解決的另一個技術問題是，提供一種晶格、晶胞規整，結構穩定的鋰聚合物電池用錳酸鋰化合物。
[0014]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是:采用上述鋰聚合物電池用錳酸鋰化合物的制備方法所獲得的鋰聚合物電池用錳酸鋰化合物的分子式為LiXMnY04，其中:0〈X+Y〈4，X > 0, Υ > 0ο
[0015]該鋰聚合物電池適用于高容量的快速移動充電電源。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果是:制備方法簡單，制備過程自動化，適用于大規模生產，且制備過程無其它物質添加，減少了污染，是清潔生產工藝，且無后續混合工序，能耗低，所獲得的鋰聚合物電池的錳酸鋰化合物晶格、晶胞規整，結構穩定，適用于充電寶即大容量快速移動充電電池內的鋰聚合物電池的正極材料。
【具體實施方式】
[0017]實施例一:該鋰聚合物電池用錳酸鋰化合物的制備方法，采用共沉淀法制備，具體步驟如下:
原料為:氯化鋰1000g溶于10L去離子水中，制得鋰鹽溶液；氯化錳2000g溶于20L去離子水中，制得錳鹽溶液；反應釜為具有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜；
(1)中央計算機控制器控制打開第一溶液導管的電控閥門，在無塵環境下向反應釜內加入鋰鹽或鋰氧化物溶液，再關閉第一溶液導管的電控閥門的電控閥門；
(2)中央計算機控制器控制打開第二溶液導管的電控閥門，在無塵環境下向反應釜內加入錳鹽或錳氧化物溶液，再關閉第二溶液導管的電控閥門的電控閥門；
(3)中央計算機控制器控制啟動攪拌電機，攪拌速度為450r/min，攪拌溶液，攪拌時間為lh ;攪拌完畢后，關閉攪拌電機；
(4)中央計算機控制器控制打開反應釜的釜蓋裝置的電控閥門，密封反應釜；物料；
(5)中央計算機控制器控制啟動電加熱裝置，使反應釜內的溫度升至250°C，進行水熱反應，反應時間為85h ;反應結束后，中央計算機控制器控制關閉電加熱裝置；
(6)當反應釜內的溫度降至室溫，中央計算機控制器控制打開反應釜的底部的電控閥門，將步驟(5)中獲得的物物料送入除雜裝置，中央計算機控制器控制打開除雜裝置的去離子水導管的電控閥門，添加去離水并使反應釜內的物料經過多次除雜浸洗，除雜浸洗時溫度為85°C ;
(7)中央計算機控制器控制打開除雜裝置底部的電控閥門，通過栗將除雜浸洗后物料壓入過濾器，經300目的濾網過濾；
(8)中央計算機控制器控制打開烘干機電控閥門、傳送電控閥門和烘干機氧氣通入閥門，設置烘干機溫度和氧氣通入量，將過濾后物料放入烘干機，烘干機的溫度設置為80°C，壓力為0.02Mpa，氧氣體積百分含量20%的空氣氣氛條件下干燥且熱定性，反應時間為15h，獲得鋰聚合物電池用錳酸鋰化合物。
[0018]實施例二:
該鋰聚合物電池用錳酸鋰化合物的制備方法，采用共沉淀法制備，具體步驟如下:原料為:氧化鋰400g溶于10L去離子水中，制得鋰鹽溶液；氧化錳800g溶于20L去離子水中，制得錳鹽溶液；反應釜為具有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜；
(1)中央計算機控制器控制打開第一溶液導管的電控閥門，在無塵環境下向反應釜內加入鋰鹽或鋰氧化物溶液，再關閉第一溶液導管的電控閥門的電控閥門；
(2)中央計算機控制器控制打開第二溶液導管的電控閥門，在無塵環境下向反應釜內加入錳鹽或錳氧化物溶液，再關閉第二溶液導管的電控閥門的電控閥門；
(3)中央計算機控制器控制啟動攪拌電機，攪拌速度為550r/min，攪拌溶液，攪拌時間為0.5h ;攪拌完畢后，關閉攪拌電機；
(4)中央計算機控制器控制打開反應釜的釜蓋裝置的電控閥門，密封反應釜；物料；
(5)中央計算機控制器控制啟動電加熱裝置，使反應釜內的溫度升至350°C，進行