一种八面体型锰酸锂的制备方法及应用
阅读说明：本技术 一种八面体型锰酸锂的制备方法及应用 (Preparation method and application of octahedral lithium manganate ) 是由 李忆非 赵佳琦 康晓红 谭兴华 褚卫国 王耀国 于 2021-05-10 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种八面体型锰酸锂的制备方法及应用。所述八面体型锰酸锂的制备方法,将含有锂盐、碳酸锰、取向剂的混合溶液干燥,得到混合粉末,煅烧,冷却,得到所述八面体型锰酸锂。通过改进锰酸锂的制备方法,最大限度暴露尖晶石锰酸锂致密稳定的(111)晶面,作为正极材料用于水系电池,电化学性能优良,抑制循环过程中锰的溶解,提高水系电池的长期循环稳定性。该制备方法工艺简单,操作方便,易于实现大规模生产。(The application discloses a preparation method and application of octahedral lithium manganate. The preparation method of the octahedral lithium manganate comprises the steps of drying a mixed solution containing lithium salt, manganese carbonate and an orientation agent to obtain mixed powder, calcining, and cooling to obtain the octahedral lithium manganate. By improving the preparation method of the lithium manganate, the compact and stable (111) crystal face of the spinel lithium manganate is exposed to the maximum extent, and the spinel lithium manganate is used as a positive electrode material for a water-based battery, has excellent electrochemical performance, inhibits the dissolution of manganese in the circulating process, and improves the long-term circulating stability of the water-based battery. The preparation method has simple process, convenient operation and easy realization of large-scale production.)
技术领域
本申请涉及一种八面体型锰酸锂的制备方法及应用，属于锂离子电池
技术领域
。背景技术
目前，锂离子电池已经进入到人们生活的方方面面，但是，在具有诸多优点的同时，锂离子电池也存在不可忽视的缺点，尤其是有机电解液存在易燃、有毒等不安全因素。因此，为了提高锂离子电池的安全性能，采用水溶液作为电解液的水系锂离子电池受到大家关注。
尖晶石型锰酸锂结构属于立方晶系，具有较好的三维隧道结构，有利于锂离子在其晶格中可逆脱嵌，不会导致结构塌陷，因而该材料具有优异的倍率性能和稳定性，其理论比容量为148mAh/g。此外，锰酸锂具有资源丰富、成本低、环境友好等优点，是目前最有应用潜力的正极材料。但在循环过程中，锰酸锂会发生Jahn-Teller效应、Mn溶解等现象，导致容量快速衰减，循环性能恶化。为了解决锰酸锂循环稳定性问题，目前人们通常采用的改性方法是离子掺杂或表面包覆。关于离子掺杂，主要的掺杂元素有铁、铝、铬、钴、氟等，表面包覆通常在锰酸锂表面包覆一层Al2O3、Co3O4、ZnO等各种氧化物，稳定循环过程中锰酸锂的结构以及抑制锰的溶解，从而提高循环稳定性。
发明内容
本发明针对锰酸锂正极材料在循环过程中的不足，通过改进锰酸锂的制备方法，提出一种新的锰酸锂正极材料合成方法。目的在于合成一种八面体尖晶石锰酸锂，最大程度暴露致密稳定的(111)晶面，抑制循环过程中锰的溶解，提高水系电池的长期循环稳定性。
根据本申请的第一个方面，提供了一种八面体型锰酸锂的制备方法。所述锰酸锂的形貌为八面体型。
一种八面体型锰酸锂的制备方法，将含有锂盐、碳酸锰、取向剂的混合溶液干燥，得到混合粉末，煅烧，冷却，得到所述八面体型锰酸锂。
可选地，所述锂盐、碳酸锰、取向剂的摩尔比为1-1.2：2-2.4：0.05-0.1。
可选地，所述混合溶液中，锂盐的摩尔浓度为1-1.2mol/L。
可选地，所述混合溶液中，锂盐的摩尔浓度为1mol/L。
可选地，所述锂盐和碳酸锰的摩尔比1.05:2。
其中，锂盐的摩尔数以其含有的锂元素的摩尔数计算。
可选地，所述取向剂选自十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、氟化铵、氯化铵中的至少一种。
可选地，所述锂盐选自LiCl、LiOH、Li2CO3中的至少一种。
可选地，所述煅烧的条件为：含氧气体氛围下，升温速度1-10℃/min，温度为550℃-850℃，时间为4～12h。
可选地，所述焙烧的温度独立地选自550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，所述短时间独立地选自4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，所述升温速度独立地选自1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min、6℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min、10℃/min中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，所述煅烧在含氧气体氛围下进行。
可选地，所述含氧气体中，氧气的体积分数为20-100％。
可选地，所述含氧气体中，氧气的体积分数为80-100％。
可选地，所述含氧气体为空气。
可选地，所述碳酸锰的制备方法包括：将含有锰盐的A溶液和含有碳酸盐的B溶液混合，反应，干燥，得到所述碳酸锰；
所述含有锰盐的A溶液中，锰盐选自氯化锰、氟化锰、硝酸锰、醋酸锰中的至少一种；
所述含有碳酸盐的B溶液中，碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的至少一种。
可选地，所述锰盐和碳酸盐的摩尔比为1-1.1：1.2-1.32。
可选地，所述A溶液中，锰盐的摩尔浓度为1-1.1mol/L。
可选地，所述B溶液中，碳酸盐的摩尔浓度为1-1.1mol/L。
可选地，所述B溶液中，碳酸盐的摩尔浓度为1.2-1.32mol/L。
可选地，所述A溶液中，锰盐的摩尔浓度为1mol/L。
可选地，所述B溶液中，碳酸盐的摩尔浓度为1mol/L。
可选地，所述锰盐和碳酸盐的摩尔比为1：1.2。
可选地，所述反应的温度为10～70℃。
可选地，所述反应的温度独立地选自10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，将B溶液泵入A溶液中。
可选地，所述泵入的速度为1～100rpm。
可选地，所述干燥的条件为：70℃真空干燥12h。
作为一种优选的实施方式，所述碳酸锰的制备方法包括：
将锰盐配制成A溶液，将碳酸盐配制成B溶液，锰盐和碳酸盐的摩尔比为1:1.2，在不断搅拌下将B泵入A中，待反应完全后过滤，干燥，得到碳酸锰粉末。
具体地，在10℃-70℃下，将碳酸盐B溶液在不断搅拌下泵入锰盐A溶液中，泵入速度为1-100rpm，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末。
作为一种优选的实施方式，所述八面体型锰酸锂的制备方法包括：
(1)将锰盐配制成A溶液，将碳酸盐配制成B溶液，锰盐和碳酸盐的摩尔比为1:1.2，在不断搅拌下将B泵入A中，待反应完全后过滤，干燥，得到碳酸锰前驱体粉末；
(2)按摩尔比1.05:2称取锂盐和所述的碳酸锰前驱体粉末，引入取向剂，配制为溶液C，经搅拌，蒸干和干燥，得到混合粉末；
(3)将所述的混合粉末煅烧得到八面体型锰酸锂。
根据本申请的第二个方面，提供了一种八面体型锰酸锂。所述锰酸锂的形貌为八面体型，八面体晶型完美，电化学性能优良，提高了循环稳定性。
上述所述的制备方法制备得到的八面体型锰酸锂，所述八面体型锰酸锂为纯相尖晶石结构。
可选地，所述八面体型锰酸锂的粒径为0.5-2μm。
根据本申请的第三个方面，提供了一种八面体型锰酸锂作为正极材料的应用。本申请的八面体型锰酸锂正极材料为纯相尖晶石结构，最大程度暴露致密稳定的(111)晶面，抑制循环过程中锰的溶解，提高水系电池的长期循环稳定性。
上述所述的制备方法制备得到的八面体型锰酸锂作为正极材料的应用。
根据本申请的第四个方面，提供了一种八面体型锰酸锂在水系电池中的应用。该八面体型锰酸锂在水系电池中作为正极材料。
上述所述的制备方法制备得到的八面体型锰酸锂在水系电池中的应用。
可选地，所述水系电池在电流密度为1000mA/g时，经500次循环后容量保持率大于等于95％。
可选地，所述八面体型锰酸锂正极材料在2.5M Li2SO4水溶液中，在100mA/g电流密度下，其比容量为121mAh/g。
本申请中，“室温”指25±5℃。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的八面体型锰酸锂的制备方法，制备工艺简单，操作方便，易于实现大规模生产。
2)本申请所提供的八面体型锰酸锂的制备方法，所制备的八面体型锰酸锂为纯相尖晶石结构，最大程度暴露致密稳定的(111)晶面，作为正极材料用于水系电池，电化学性能优良，抑制循环过程中锰的溶解，提高水系电池的长期循环稳定性。
附图说明
图1为实施例2制备得到的八面体型锰酸锂的X射线粉末衍射图(XRD)。
图2为实施例4制备得到的八面体型锰酸锂的扫描电镜(SEM)照片。
图3为实施例7制备得到的八面体型锰酸锂作为正极材料应用在水系电池中，100mA/g电流下首次充放电曲线。
图4为实施例9制备得到的八面体型锰酸锂作为正极材料应用在水系电池中，1000mA/g电流下充放电循环曲线。
图5为对比例1制备得到的锰酸锂的扫描电镜(SEM)照片。
图6为对比例2制备得到的锰酸锂的扫描电镜(SEM)照片。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买，如无特别说明，测试方法均采用常规方法，仪器设置均采用均厂家推荐的设置。
本申请的实施例中分析方法如下：
样品的结构特征通过X射线衍射(XRD)测试分析，分析仪器型号为D/MAX-2500，日本理学，测试条件为电压为10V,电流为300mA，扫描速度为5度/分。
样品的形貌特征通过扫描电子显微镜(SEM)测试分析，分析仪器型号为NanoSEM430,美国FEI公司。
实施例中，室温具体为25℃。
实施例中，rpm指转/分。
实施例1：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在10℃不断搅拌下将B溶液以1rpm的速度泵入A溶液中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl与碳酸锰按摩尔比1:2称取。LiCl用量1摩尔，引入取向剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，用量为0.05摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，LiCl的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下550℃煅烧8h，升温速度为1度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例2：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在10℃不断搅拌下将B溶液以1rpm的速度泵入A溶液中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl与碳酸锰按摩尔比1.05:2称取。LiCl用量1.05摩尔，引入取向剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，用量为0.05摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，LiCl的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下550℃煅烧8h，升温速度为1度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例3：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在10℃不断搅拌下将B溶液以1rpm的速度泵入A溶液中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl与碳酸锰按摩尔比1.2:2称取。LiCl用量1.2摩尔，引入取向剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，用量为0.05摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，LiCl的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下550℃煅烧8h，升温速度为1度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例4：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钠，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钠配置成1mol/L浓度的碳酸钠水溶液(记为B溶液)，在10℃不断搅拌下将B以100rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl与碳酸锰按摩尔比为1.05:2.2称取。LiCl用量1.05摩尔，引入取向剂十二烷基磺酸钠，用量为0.05摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，LiCl的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体粉末用量2.2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下850℃煅烧8h，升温速度为1度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例5：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钠，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钠配置成1mol/L浓度的碳酸钠水溶液(记为B溶液)，在70℃不断搅拌下将B以1rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiOH与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取。LiCl用量1.05摩尔，引入取向剂氟化铵，用量为0.05摩尔，配制为溶液C，溶液C中，LiCl的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下750℃煅烧12h，升温速度为10度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例6：
按照摩尔比为1:1.2分别称取醋酸锰和碳酸铵，其中，用3摩尔的醋酸锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸铵配置成1mol/L浓度的碳酸铵水溶液(记为B溶液)，在20℃不断搅拌下将B以100rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
Li2CO3与碳酸锰按摩尔比1.05:2称取。Li2CO3用量0.525摩尔，引入取向剂氯化铵，用量0.05摩尔，配制为溶液C，溶液C中，Li2CO3的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体粉末用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下650℃煅烧12h，升温速度为5度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例7：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸铵，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸铵配置成1mol/L浓度的碳酸铵水溶液(记为B溶液)，在40℃不断搅拌下将B以50rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiOH与碳酸锰按摩尔比为1.1:2.4称取。LiOH用量1.1摩尔，引入取向剂十二烷基磺酸钠，用量为0.1摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，LiOH的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2.4摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下650℃煅烧4h，升温速度为3度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例8：
按照摩尔比为1:1.2分别称取硝酸锰和碳酸铵，其中，用3摩尔的硝酸锰配置成1mol/L浓度的硝酸锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸铵配置成1mol/L浓度的碳酸铵水溶液(记为B溶液)，在70℃不断搅拌下将B以50rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiOH与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取，LiOH用量1.05摩尔，引入取向剂氟化铵，用量为0.1摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，LiOH的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下800℃煅烧4h，升温速度为8度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例9：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸铵，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的硝酸锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸铵配置成1mol/L浓度的碳酸铵水溶液(记为B溶液)，在30℃不断搅拌下将B以50rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
Li2CO3与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取，Li2CO3用量0.525摩尔，引入取向剂氯化铵，用量为0.1摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，Li2CO3的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下800℃煅烧8h，升温速度为8度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例10：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氟化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氟化锰配置成1mol/L浓度的氟化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在70℃不断搅拌下将B以50rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
Li2CO3与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取。Li2CO3用量0.525摩尔，引入取向剂氯化铵和十二烷基磺酸钠，总用量为0.05摩尔(其中氯化铵用量0.03摩尔，十二烷基磺酸钠用量0.02摩尔)，加水配制为溶液C，溶液C中，Li2CO3的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下800℃煅烧8h，升温速度为8度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例11：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在70℃不断搅拌下将B以50rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
Li2CO3与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取，Li2CO3用量0.525摩尔，引入取向剂氟化铵和十二烷基磺酸钠，总用量为0.05摩尔(其中氟化铵用量0.03摩尔，十二烷基磺酸钠用量0.02摩尔)，加水配制为溶液C，溶液C中，Li2CO3的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下750℃煅烧8h，升温速度为2度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例12：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在70℃不断搅拌下将B以50rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取。LiCl用量1.05摩尔，引入取向剂氯化铵和PVP，总用量为0.1摩尔(其中氯化铵用量0.05摩尔，PVP的用量0.05摩尔)，配制为溶液C，溶液C中，LiCl的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下750℃煅烧6h，升温速度为8度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例13：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在30℃不断搅拌下将B以10rpm的速度泵入A溶液中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取。LiCl用量1.05摩尔，引入取向剂十二烷基磺酸钠和PVP，总用量为0.1摩尔(其中十二烷基磺酸钠用量0.05摩尔，PVP的用量0.05摩尔)，加水配制为溶液C，溶液C中，LiCl的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下650℃煅烧6h，升温速度为5度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例14：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在30℃不断搅拌下将B以10rpm的速度泵入A溶液中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl和Li2CO3的混合锂盐与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取，LiCl用量0.525摩尔和Li2CO3用量0.2625摩尔，引入取向剂十二烷基磺酸钠和氯化铵，用量为0.05摩尔(其中十二烷基磺酸钠用量0.02摩尔，氯化铵的用量0.03摩尔)，配制为溶液C，溶液C中，LiCl和Li2CO3的摩尔浓度为1mol/L。引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下650℃煅烧8h，升温速度为5度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例15：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在30℃不断搅拌下将B溶液以10rpm的速度泵入A溶液中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiOH和Li2CO3的混合锂盐与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取，LiOH用量0.525摩尔和Li2CO3用量0.2625摩尔，引入取向剂十二烷基磺酸钠和氯化铵，用量为0.05摩尔(其中十二烷基磺酸钠用量0.02摩尔，氯化铵的用量0.03摩尔)，加水配制为溶液C，溶液C中，LiCl和Li2CO3的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下650℃煅烧8h，升温速度为5度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例16：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在50℃不断搅拌下将B溶液以10rpm的速度泵入A溶液中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl和LiOH的混合锂盐与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取，LiOH用量0.525摩尔和LiOH用量0.525摩尔，引入取向剂十二烷基磺酸钠和氯化铵，用量为0.1摩尔(其中十二烷基磺酸钠用量0.05摩尔，氯化铵的用量0.05摩尔)，配制为溶液C，溶液C中，LiCl和LiOH的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下650℃煅烧8h，升温速度为5度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例17：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在60℃不断搅拌下将B溶液以1rpm的速度泵入A溶液中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl与碳酸锰按摩尔比1.05:2称取。LiCl用量1.05摩尔，引入取向剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，用量为0.05摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，LiCl的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下550℃煅烧12h，升温速度为1度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例18：
按照摩尔比为1:1.2分别称取醋酸锰和碳酸铵，其中，用3摩尔的醋酸锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸铵配置成1mol/L浓度的碳酸铵水溶液(记为B溶液)，在20℃不断搅拌下将B以100rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
Li2CO3与碳酸锰按摩尔比1.05:2称取。Li2CO3用量0.525摩尔，引入取向剂氯化铵，用量0.05摩尔，配制为溶液C，溶液C中，Li2CO3的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体粉末用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下650℃煅烧6h，升温速度为5度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例19：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸铵，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的硝酸锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸铵配置成1mol/L浓度的碳酸铵水溶液(记为B溶液)，在30℃不断搅拌下将B以50rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
Li2CO3与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取，Li2CO3用量0.525摩尔，引入取向剂氯化铵，用量为0.1摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，Li2CO3的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下800℃煅烧12h，升温速度为8度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例20：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在30℃不断搅拌下将B以10rpm的速度泵入A溶液中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取。LiCl用量1.05摩尔，引入取向剂十二烷基磺酸钠和PVP，总用量为0.1摩尔(其中十二烷基磺酸钠用量0.05摩尔，PVP的用量0.05摩尔)，加水配制为溶液C，溶液C中，LiCl的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下650℃煅烧12h，升温速度为10度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例21：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸铵，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的硝酸锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸铵配置成1mol/L浓度的碳酸铵水溶液(记为B溶液)，在30℃不断搅拌下将B以50rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
Li2CO3与碳酸锰按摩尔比为1.05:2称取，Li2CO3用量0.525摩尔，引入取向剂氯化铵，用量为0.1摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，Li2CO3的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在氧气气氛下800℃煅烧12h，升温速度为5度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例22：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在60℃不断搅拌下将B溶液以1rpm的速度泵入A溶液中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl与碳酸锰按摩尔比1.05:2称取。LiCl用量1.05摩尔，引入取向剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，用量为0.05摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，LiCl的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下550℃煅烧12h，升温速度为1度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到八面体型锰酸锂。
实施例23：
对上述实施例制备得到的八面体型锰酸锂进行X射线粉末衍射(XRD)分析，以实施例2制备得到的八面体型锰酸锂为典例，其XRD测试图如图1所示，可以看出所得到的八面体型锰酸锂结晶度高，不含有任何杂相，为纯相尖晶石结构。
实施例24：
对上述实施例制备得到的八面体型锰酸锂进行扫描电镜(SEM)分析，以实施例4制备得到的八面体型锰酸锂为典例，其SEM照片如图2所示，可以看出所得到的八面体型锰酸锂为完美的八面体晶型，粒径为0.5-2μm。
实施例25：
将上述实施例制备得到的八面体型锰酸锂作为正极材料应用到水系电池中。
电极制备及电池组装：
正极电极片中，活性物质：乙炔黑：PTFE质量比例为8:1:1，正极中的活性物质为上述实施例制备得到的八面体型锰酸锂；负极电极片中，活性物质：乙炔黑：PTFE质量比例为6:3:1，负极中的活性物质选用聚酰亚胺。其中极片制备过程中采用乙醇作为助溶剂。集流体为200目不锈钢网，电解液选用2.5M的Li2SO4溶液，玻璃纤维膜作为隔膜。正极片与负极片的质量比为1:1.5。电池性能在CR2032扣式电池中进行测试。
以实施例7制备得到的八面体型锰酸锂为典例，其作为正极中的活性物质按照上述方法组装成水系电池。其在100mA/g电流下首次充放电曲线如图3所示，可以看出其放电质量比容量为121mAh g-1。
以实施例9制备得到的八面体型锰酸锂为典例，其作为正极中的活性物质按照上述方法组装成水系电池。其在1000mA/g电流下充放电循环曲线如图4所示，可以看出其首次放电质量比容量为74mAh g-1，在循环500以后质量比容量为71mAh g-1，容量保持率高达95％。
可以看出，本申请的八面体型锰酸锂作为水系电池的正极材料，具有很好的长期循环稳定性。
对比例1：
按照摩尔比为1:1.2分别称取醋酸锰和碳酸铵，其中，用3摩尔的醋酸锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸铵配置成1mol/L浓度的碳酸铵水溶液(记为B溶液)，在20℃不断搅拌下将B以10rpm的速度泵入A中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
Li2CO3与碳酸锰按摩尔比1.05:2称取。Li2CO3用量0.525摩尔，配制为溶液C，溶液C中，Li2CO3的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体粉末用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下650℃煅烧8h，升温速度为5度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到非八面体型锰酸锂。图5为其扫描电镜(SEM)分析图片，可以看出，不引入取向剂，得到的是非八面体型锰酸锂。
对比例2：
按照摩尔比为1:1.2分别称取氯化锰和碳酸钾，其中，用3摩尔的氯化锰配置成1mol/L浓度的氯化锰水溶液(记为A溶液)，其中，用3.6摩尔的碳酸钾配置成1mol/L浓度的碳酸钾水溶液(记为B溶液)，在10℃不断搅拌下将B溶液以1rpm的速度泵入A溶液中，待反应完全后过滤，70℃真空干燥12h，得到碳酸锰前驱体粉末；
LiCl与碳酸锰按摩尔比1.05:2称取。LiCl用量1.05摩尔，引入取向剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，用量为0.05摩尔，加水配制为溶液C，溶液C中，LiCl的摩尔浓度为1mol/L，引入碳酸锰前驱体粉末(碳酸锰前驱体用量2摩尔)，搅拌，蒸干，70℃真空干燥12h，得到混合粉末；
将混合粉末在空气气氛下900℃煅烧8h，升温速度为10度/分，后随炉冷却至室温煅烧得到非八面体型锰酸锂。图6为其扫描电镜(SEM)分析图片，可以看出，焙烧温度过高，得到的是非八面体型锰酸锂。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
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