一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法，包含原材料混合工序、加水球磨的工序和燒結(jié)的工序；在加水球磨的工序中，加入電解質(zhì)或其溶液，所述電解質(zhì)或其溶液的加入重量為水介質(zhì)加入重量的0.5-5％，在燒結(jié)工序中，是把由所述加水球磨的工序所得的料漿加入承燒介質(zhì)，直接進(jìn)入燒結(jié)工序，不再進(jìn)行單獨(dú)的干燥處理。本發(fā)明提供的一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法，具有固含量高、水介質(zhì)加入量小、粘度低、分散效果好、混合時(shí)間短、能耗小與成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]錳酸鋰作為電極材料具有價(jià)格低、電位高、環(huán)境友好、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，因此一直受到國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者及研究人員的極大關(guān)注。
[0003]目前，錳酸鋰的生產(chǎn)方法包括干法生產(chǎn)和濕法生產(chǎn)兩種，其中，干法生產(chǎn)的成本相對(duì)較低，但由于以固體粉末狀混合物進(jìn)行燒結(jié)，因而材料振實(shí)密度和循環(huán)性均相對(duì)較低。
[0004]在錳酸鋰的濕法生產(chǎn)中，將原材料與水混合后，雖然可以達(dá)到較好的混合效果，但是混合后固體含量一般為60%-75%，不便于直接進(jìn)行燒結(jié)。因此，現(xiàn)有的濕法生產(chǎn)錳酸鋰的方法存在固含量低、水介質(zhì)加入量大、粘度高、分散效果差、混合時(shí)間長(zhǎng)、能耗大與成本高等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種固含量高、水介質(zhì)加入量小、粘度低、分散效果好、混合時(shí)間短、能耗小與成本低的生產(chǎn)錳酸鋰的方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法，其特征在于包含以下步驟:
[0008]( I)原材料混合工序；
[0009](2)加水球磨的工序；
[0010](3)燒結(jié)的工序；
[0011]其中，在所述加水球磨的工序中，加入電解質(zhì)或其溶液，所述電解質(zhì)或其溶液的加入重量為水介質(zhì)加入重量的0.5%-5%。
[0012]加水球磨工序是指，在水相存在的條件下，將混合后的原材料加入球磨機(jī)中，利用球體的相互運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)物料在水相中的分散，形成懸浮液，從而達(dá)到較好的分散效果。加入電解質(zhì)或其溶液后，由于電解質(zhì)或其溶液的引入，使得材料與水形成的分散體系非常穩(wěn)定，不易產(chǎn)生沉降，這是由于該電解質(zhì)或其溶液在水中與材料體系產(chǎn)生一定的絡(luò)合反應(yīng)，從而使各組分形成穩(wěn)定的懸浮液；這與以往的直接加水所形成的懸浮液不同，直接加水制成的懸浮液在工藝過程中需要不斷地進(jìn)行攪拌，防止物料產(chǎn)生沉降；并且，原材料中碳酸鋰在水中有一定的溶解度，如果分散體系不穩(wěn)定，勢(shì)必在水分較多的地方富集更多的碳酸鋰，從而引起料漿的不均勻。
[0013]進(jìn)一步地，所述電解質(zhì)或其溶液為不含金屬陽(yáng)離子的有機(jī)酸鹽。由于加入不含金屬陽(yáng)離子的有機(jī)酸鹽，因此該電解質(zhì)或其溶液的化學(xué)成份中不含有對(duì)錳酸鋰性能造成不利影響的元素或雜質(zhì)(如K、Na、Fe、Cu等)，在燒結(jié)反應(yīng)中，添加入的電解質(zhì)或其溶液會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解揮發(fā)，不會(huì)對(duì)錳酸鋰的燒成反應(yīng)產(chǎn)生影響。
[0014]進(jìn)一步地,所述電解質(zhì)或其溶液為有機(jī)酸的銨鹽。如果加入的電解質(zhì)或其溶液為有機(jī)酸的銨鹽，在燒結(jié)過程中，在溫度為100-200°C時(shí)分解，分解產(chǎn)物為水、二氧化碳及少量的氨氣，由于加入量較少，且分解產(chǎn)物環(huán)保，因而不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。
[0015]進(jìn)一步地，所述電解質(zhì)或其溶液為檸檬酸銨。檸檬酸的銨鹽的分子本身含有極性與非極性兩端，使其在很多極性相背的材料混合時(shí)起到良好的分散作用，是一種良好的電解質(zhì)。因此，采用檸檬酸的銨鹽作為電解質(zhì)，分散作用良好，且分散穩(wěn)定性好。
[0016]進(jìn)一步地，所述電解質(zhì)或其溶液的加入重量為水介質(zhì)加入重量的1%_4%?？梢允沟锰妓徜?、EMD等原材料在水相中的分散更加均勻，組份更加穩(wěn)定，可加入更少量的水。
[0017]進(jìn)一步地，在所述燒結(jié)的工序中，是把由所述加水球磨的工序所得的料漿加入承燒介質(zhì)，直接進(jìn)入燒結(jié)工序，不再進(jìn)行單獨(dú)的干燥處理。
[0018]因此，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是:
[0019](I)加入電解質(zhì)或其溶液，從而使材料分散效果增強(qiáng)，粘度減小；相對(duì)于未加入電解質(zhì)或其溶液時(shí)進(jìn)行加水球磨的材料，在達(dá)到相同流動(dòng)性的條件下，其加水量可減少為原加水量的1/3至1/4，即混合料的固含量可以由原來的70%提高至90-95%，實(shí)現(xiàn)了較高的固含量、更小的加入量、更低粘度、及良好的分散效果。
[0020](2)由于固含量的增加，使得后續(xù)的干燥過程簡(jiǎn)單易行，可以在燒結(jié)過程的前段實(shí)現(xiàn)，因此可以直接對(duì)漿料進(jìn)行燒結(jié)，不需要再進(jìn)行單獨(dú)的干燥處理，因而縮短了時(shí)間，降低了能耗，節(jié)約了成本。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]本實(shí)施例的步驟為:[0024](I)原材料混合工序:將電解二氧化錳、四氧化三錳、碳酸鋰作為原材料，按照生產(chǎn)錳酸鋰的常規(guī)配比進(jìn)行混合；
[0025](2)加水球磨的工序:在水相存在的條件下，將混合后的原材料加入球磨機(jī)中，利用球體的相互運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)物料在水相中的分散，形成懸浮液，從而達(dá)到較好的分散效果。
[0026]其中，在加水球磨的工序中，加入電解質(zhì)或其溶液，所述電解質(zhì)或其溶液的加入重量為水介質(zhì)加入重量的0.5%-5%。
[0027]加入電解質(zhì)或其溶液后，由于電解質(zhì)或其溶液的引入，使得材料與水形成的分散體系非常穩(wěn)定，不易產(chǎn)生沉降，這是由于該電解質(zhì)或其溶液在水中與材料體系產(chǎn)生一定的絡(luò)合反應(yīng)，從而使各組分形成穩(wěn)定的懸浮液；這與以往的直接加水所形成的懸浮液不同，直接加水制成的懸浮液在工藝過程中需要不斷地進(jìn)行攪拌，防止物料產(chǎn)生沉降；并且，原材料中碳酸鋰在水中有一定的溶解度，如果分散體系不穩(wěn)定，勢(shì)必在水分較多的地方富集更多的碳酸鋰，從而引起料漿的不均勻。
[0028]所述電解質(zhì)或其溶液為不含金屬陽(yáng)離子的有機(jī)酸鹽。由于加入不含金屬陽(yáng)離子的有機(jī)酸鹽，因此該電解質(zhì)或其溶液的化學(xué)成份中不含有對(duì)錳酸鋰性能造成不利影響的元素或雜質(zhì)(如K、Na、Fe、Cu等)，在燒結(jié)反應(yīng)中，添加入的電解質(zhì)或其溶液會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解揮發(fā)，不會(huì)對(duì)錳酸鋰的燒成反應(yīng)產(chǎn)生影響。[0029](3)燒結(jié)工序，在該工序中，是把由所述加水球磨的工序所得的料漿加入承燒介質(zhì)，直接進(jìn)入燒結(jié)工序，不再進(jìn)行單獨(dú)的干燥處理。
[0030]本發(fā)明通過加入電解質(zhì)或其溶液，從而使材料分散效果增強(qiáng)，粘度減小；相對(duì)于未加入電解質(zhì)或其溶液時(shí)進(jìn)行加水球磨的材料，在達(dá)到相同流動(dòng)性的條件下，其加水量可減少為原加水量的1/3至1/4，即混合料的固含量可以由原來的70%提高至90-95%，實(shí)現(xiàn)了較高的固含量、更小的加入量、更低粘度、及良好的分散效果。
[0031]由于固含量的增加，使得后續(xù)的干燥過程簡(jiǎn)單易行，可以在燒結(jié)過程的前段實(shí)現(xiàn)，因此可以直接對(duì)漿料進(jìn)行燒結(jié)，不需要再進(jìn)行單獨(dú)的干燥處理，因而縮短了時(shí)間，降低了能耗，節(jié)約了成本。
[0032]實(shí)施例2
[0033]本實(shí)施例的步驟為:
[0034](I)原材料混合工序:將電解二氧化錳、四氧化三錳、碳酸鋰作為原材料，按照生產(chǎn)錳酸鋰的常規(guī)配比進(jìn)行混合；
[0035](2)加水球磨的工序:在水相存在的條件下，將混合后的原材料加入球磨機(jī)中，利用球體的相互運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)物料在水相中的分散，形成懸浮液，從而達(dá)到較好的分散效果。
[0036]其中，在加水球磨的工序中，加入電解質(zhì)或其溶液，所述電解質(zhì)或其溶液的加入重量為水介質(zhì)加入重量的1%_4%。加入該比例的電解質(zhì)，可以使得碳酸鋰、EMD等原材料在水相中的分散更加均勻，組份更加穩(wěn)定，可加入更少量的水。
[0037]加入電解質(zhì)或其溶液后，由于電解質(zhì)或其溶液的引入，使得材料與水形成的分散體系非常穩(wěn)定，不易產(chǎn)生沉降，這是由于該電解質(zhì)或其溶液在水中與材料體系產(chǎn)生一定的絡(luò)合反應(yīng)，從而使各組分形成穩(wěn)定的懸浮液；這與以往的直接加水所形成的懸浮液不同，直接加水制成的懸浮液在工藝過程中需要不斷地進(jìn)行攪拌，防止物料產(chǎn)生沉降；并且，原材料中碳酸鋰在水中有一定的溶解度，如果分散體系不穩(wěn)定，勢(shì)必在水分較多的地方富集更多的碳酸鋰，從而引起料漿的不均勻。
[0038]所述電解質(zhì)或其溶液為有機(jī)酸的銨鹽。由于加入不含金屬陽(yáng)離子的有機(jī)酸鹽，因此該電解質(zhì)或其溶液的化學(xué)成份中不含有對(duì)錳酸鋰性能造成不利影響的元素或雜質(zhì)(如K、Na、Fe、Cu等)，在燒結(jié)反應(yīng)中，添加入的電解質(zhì)或其溶液會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解揮發(fā)，不會(huì)對(duì)錳酸鋰的燒成反應(yīng)產(chǎn)生影響。因?yàn)樵撾娊赓|(zhì)或其溶液為有機(jī)酸的銨鹽，在燒結(jié)過程中，在溫度為100-200°C時(shí)分解，分解產(chǎn)物為水、二氧化碳及少量的氨氣，由于加入量較少，且分解產(chǎn)物環(huán)保，因而不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響 。
[0039](3)燒結(jié)工序，在該工序中，是把由所述加水球磨的工序所得的料漿加入承燒介質(zhì)，直接進(jìn)入燒結(jié)工序，不再進(jìn)行單獨(dú)的干燥處理。
[0040]本發(fā)明通過加入電解質(zhì)或其溶液，從而使材料分散效果增強(qiáng)，粘度減?。幌鄬?duì)于未加入電解質(zhì)或其溶液時(shí)進(jìn)行加水球磨的材料，在達(dá)到相同流動(dòng)性的條件下，其加水量可減少為原加水量的1/3至1/4，即混合料的固含量可以由原來的70%提高至90-95%，實(shí)現(xiàn)了較高的固含量、更小的加入量、更低粘度、及良好的分散效果。
[0041]由于固含量的增加，使得后續(xù)的干燥過程簡(jiǎn)單易行，可以在燒結(jié)過程的前段實(shí)現(xiàn)，因此可以直接對(duì)漿料進(jìn)行燒結(jié)，不需要再進(jìn)行單獨(dú)的干燥處理，因而縮短了時(shí)間，降低了能耗，節(jié)約了成本。[0042]實(shí)施例3
[0043]本實(shí)施例的步驟為:
[0044](I)原材料混合工序:將電解二氧化錳、四氧化三錳、碳酸鋰作為原材料，按照生產(chǎn)錳酸鋰的常規(guī)配比進(jìn)行混合；
[0045](2)加水球磨的工序:在水相存在的條件下，將混合后的原材料加入球磨機(jī)中，利用球體的相互運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)物料在水相中的分散，形成懸浮液，從而達(dá)到較好的分散效果。
[0046]其中，在加水球磨的工序中，加入電解質(zhì)或其溶液，所述電解質(zhì)或其溶液的加入重量為水介質(zhì)加入重量的3%。加入該比例的電解質(zhì)，可以使得碳酸鋰、EMD等原材料在水相中的分散更加均勻，組份更加穩(wěn)定，可加入更少量的水。
[0047]加入電解質(zhì)或其溶液后，由于電解質(zhì)或其溶液的引入，使得材料與水形成的分散體系非常穩(wěn)定，不易產(chǎn)生沉降，這是由于該電解質(zhì)或其溶液在水中與材料體系產(chǎn)生一定的絡(luò)合反應(yīng)，從而使各組分形成穩(wěn)定的懸浮液；這與以往的直接加水所形成的懸浮液不同，直接加水制成的懸浮液在工藝過程中需要不斷地進(jìn)行攪拌，防止物料產(chǎn)生沉降；并且，原材料中碳酸鋰在水中有一定的溶解度，如果分散體系不穩(wěn)定，勢(shì)必在水分較多的地方富集更多的碳酸鋰，從而引起料漿的不均勻。
[0048]所述電解質(zhì)或其溶液為檸檬酸銨。檸檬酸的銨鹽的分子本身含有極性與非極性兩端，使其在很多極性相背的材料混合時(shí)起到良好的分散作用，是一種良好的電解質(zhì)。因此，采用檸檬酸的銨鹽作為電解質(zhì)，分散作用良好，且分散穩(wěn)定性好。由于加入不含金屬陽(yáng)離子的有機(jī)酸鹽，因此該電解質(zhì)或其溶液的化學(xué)成份中不含有對(duì)錳酸鋰性能造成不利影響的元素或雜質(zhì)(如K、Na、Fe、Cu等)，在燒結(jié)反應(yīng)中，添加入的電解質(zhì)或其溶液會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解揮發(fā)，不會(huì)對(duì)錳酸鋰的燒成反應(yīng)產(chǎn)生影響。因?yàn)樵撾娊赓|(zhì)或其溶液為有機(jī)酸的銨鹽，在燒結(jié)過程中，在溫度為100-200°C時(shí)分解，分解產(chǎn)物為水、二氧化碳及少量的氨氣，由于加入量較少，且分解產(chǎn)物環(huán)保，因而不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。
[0049](3)燒結(jié)工序，在該工序中，是把由所述加水球磨的工序所得的料漿加入承燒介質(zhì)，直接進(jìn)入燒結(jié)工序，不再進(jìn)行單獨(dú)的干燥處理。
[0050]本發(fā)明通過加入電解質(zhì)或其溶液，從而使材料分散效果增強(qiáng)，粘度減?。幌鄬?duì)于未加入電解質(zhì)或其溶液時(shí)進(jìn)行加水球磨的材料，在達(dá)到相同流動(dòng)性的條件下，其加水量可減少為原加水量的1/3至1/4，即混合料的固含量可以由原來的70%提高至90-95%，實(shí)現(xiàn)了較高的固含量、更小的加入量、更低粘度、及良好的分散效果。
[0051]由于固含量的增加，使得后續(xù)的干燥過程簡(jiǎn)單易行，可以在燒結(jié)過程的前段實(shí)現(xiàn)，因此可以直接對(duì)漿料進(jìn)行燒結(jié)，不需要再進(jìn)行單獨(dú)的干燥處理，因而縮短了時(shí)間，降低了能耗，節(jié)約了成本。
[0052]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法，其特征在于包含以下步驟: (1)原材料混合工序； (2)加水球磨的工序； (3)燒結(jié)的工序； 其中，在所述加水球磨的工序中，加入電解質(zhì)或其溶液，所述電解質(zhì)或其溶液的加入重量為水介質(zhì)加入重量的0.5%-5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法，其特征在于:所述電解質(zhì)或其溶液為不含金屬陽(yáng)離子的有機(jī)酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法，其特征在于:所述電解質(zhì)或其溶液為有機(jī)酸的銨鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法，其特征在于:所述電解質(zhì)或其溶液為檸檬酸銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法，其特征在于:所述電解質(zhì)或其溶液的加入重量為水介質(zhì)加入重量的1%_4%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法生產(chǎn)錳酸鋰的方法，其特征在于:在所述燒結(jié)的工序中，是把由所述加水球磨的工序所得的料漿加入承燒介質(zhì)，直接進(jìn)入燒結(jié)工序，不再進(jìn)行單獨(dú)的干燥處理。
【文檔編號(hào)】C01G45/12GK103613142SQ201310421749
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】馬巖華 申請(qǐng)人:無(wú)錫晶石新型能源有限公司