一种软锰矿制备锰酸钠正极材料的方法-凯发k8娱乐

本发明属于锰矿冶炼和钠离子电池，特别涉及一种软锰矿制备锰酸钠正极材料的方法。

背景技术：

1、软锰矿是一种常见且十分重要的氧化锰矿石，其主要成分是二氧化锰，具有比较稳定的化学性质，它既不溶于酸也不溶于碱，可以用于着色剂、干电池、玻璃、着色剂等。锂离子电池具有能量密度高，体积小等优点，随着锂离子电池的商品化和广泛应用，市场上对锂的需求量大幅增加，但是锂的储量是有限的，并且分布十分不均，所以研究开发新的高性能二次电池和其他储能材料从而促进新能源行业的多项发展是刻不容缓的。因为钠和锂同处于元素周期表的第i周期，钠与锂具有十分相似的物理化学性质，所以钠可以替代锂，钠离子电池可以在一定程度上补充锂离子电池的市场应用，基于以上开发锰矿对于钠离子电池的意义，如何制备na0.44mno2正极材料，实现锰资源的高效利用是当下亟需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种软锰矿制备锰酸钠正极材料的方法，以软锰矿为锰源通过浸出预除杂联合高温固相法制备锰酸钠正极材料，从而实现以软锰矿为原料减少成本的同时也能制备出综合性能优异的锰酸钠正极材料，可以实现矿物冶金至电池材料的一体化制备，以解决当前锰酸钠正极材料制备阶段原料来源单一，经济价值低的缺陷。

2、为了解决上述问题，采用的技术方案如下：

3、一种软锰矿制备锰酸钠正极材料的方法，所述方法包括以下步骤：

4、(1)将软锰矿与氢氧化钠溶液混合搅拌浸出得到初步脱硅软锰矿；

5、(2)将所述初步脱硅软锰矿与稀盐酸溶液混合搅拌浸出得到脱硅脱铁软锰矿；

6、(3)将所述脱硅脱铁软锰矿真空抽滤、洗涤、干燥、研磨得到预除杂软锰矿粉末；

7、(4)将预除杂软锰矿粉末与碳酸钠混合研磨后进行固相反应得到锰酸钠正极材料。

8、进一步地，所述软锰矿包括含量为35.34-64.6％的mno2。

9、进一步地，所述软锰矿包括含量为64.6％的mno2。

10、进一步地，所述软锰矿包括含量为35.34-64.6％mno2、7.69-15.89％fe2o3、7.37-19.75％sio2以及3.21-12.76％cao。

11、进一步地，所述软锰矿为粒径≤120目的软锰矿粉末。

12、进一步地，步骤(1)中，浸出条件为：naoh浓度为15-20％、浸出温度为180-200℃、液固比为4：1-6：1、反应时间为6-8h、转速为300-600rpm。

13、进一步地，步骤(2)中，浸出条件为：hcl质量分数5-15％，油浴温度60-90℃、液固比为4：1-7：1、反应时间为4-6h、转速为300-600rpm。

14、进一步地，步骤(2)中，浸出条件为：hcl质量分数10％，油浴温度70℃、液固比为4：1、反应时间为4h。

15、进一步地，步骤(3)中，所述真空过滤使用加热去离子水洗涤多次，干燥温度为70-80℃，干燥15-28h。

16、进一步地，步骤(4)中，按照0.48-1的na/mn的摩尔比称重，在温度350℃煅烧8h，再以5℃/min的速率升温至700℃-900℃煅烧8h，最后冷却至室温。

17、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

18、(1)本发明提供的一种以软锰矿制备锰酸钠正极材料的方法，该方法采用浸出预除杂联合高温固相法制备锰酸钠正极材料，以软锰矿为锰源与钠源反应得到锰酸钠正极材料，实现了冶金、能源、材料学科的交叉融合，制备过程具有原料丰富、制备过程清洁、环保绿色和节能降耗等多方面优势，实现资源的最大化利用，对实现材料冶金一体化的意义重大。

19、(2)本发明提供的一种以软锰矿制备锰酸钠正极材料方法，结晶度高，杂质含量少。

20、(3)本发明提供的以软锰矿制备锰酸钠正极材料的方法针对现有锰酸钠正极材料制备上原料的供应提供了新途径，直接从冶金矿物中通过浸出预除杂作为锰源用来制备锰酸钠正极材料，是一种可以满足材料性能和成本的最优化以及产物与原料的共同进步的锰酸钠正极材料制备方法。

21、(4)本发明提供的一种以软锰矿制备锰酸钠正极材料的方法实现了从锰矿物直接到锰酸钠正极材料的一体化流程，以解决当前锰酸钠正极材料制备阶段原料来源单一，经济价值低的缺陷。

技术特征：

1.一种软锰矿制备锰酸钠正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述软锰矿包括含量为35.34-64.6％的mno2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述软锰矿包括含量为64.6％的mno2。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述软锰矿包括含量为35.34-64.6％mno2、7.69-15.89％fe2o3、7.37-19.75％sio2以及3.21-12.76％cao。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述软锰矿为粒径≤120目的软锰矿粉末。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，浸出条件为：naoh浓度为15-20％、浸出温度为180-200℃、液固比为4：1-6：1、反应时间为6-8h、转速为300-600rpm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，浸出条件为：hcl质量分数5-15％，油浴温度60-90℃、液固比为4：1-7：1、反应时间为4-6h、转速为300-600rpm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，浸出条件为：hcl质量分数10％，油浴温度70℃、液固比为4：1、反应时间为4h。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述真空过滤使用加热去离子水洗涤多次，干燥温度为70-80℃，干燥15-28h。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，按照0.48-1的na/mn的摩尔比称重，在温度350℃煅烧8h，再以5℃/min的速率升温至700℃-900℃煅烧8h，最后冷却至室温。

技术总结
本发明属于锰矿冶炼和钠离子电池技术领域，具体涉及一种软锰矿制备锰酸钠正极材料的方法。该方法包括以下步骤：(1)氢氧化钠浸出对软锰矿进行预脱硅除杂；(2)稀盐酸浸出对软锰矿进行预脱铁除杂；(3)将所述浸出软锰矿离心、洗涤、干燥、研磨得到预除杂软锰矿粉末；(4)将预除杂软锰矿粉末与碳酸钠按一定比例混合研磨后进行高温固相反应得到锰酸钠正极材料。该方法具有原料丰富、绿色环保、低成本、短流程和节能降耗等多方面优势，实现资源的最大化利用，对实现材料冶金一体化具有重大意义。

技术研发人员：谢红艳,韩业璘,金会心,李晨哲,李文蕾,马镰仁,王多伦,罗凤兰
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17