一种无汞电池用膨胀石墨微粉的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种无汞电池用膨胀石墨微粉的制造方法，其特征在于：细度７０～８５目的纯度为９９．５％～９９．９５％的石墨粉与硫酸、氯酸钾和过硫酸盐引发剂按照１∶２～４∶０．０５～０．２∶０．５～１．８的重量百分比混合；将上述混合均匀的物质在１％～１０％的过氧化氢溶液中水洗５～１０次，至已初步膨胀的石墨粒子的ｐＨ值为３～７，含水率为８％～１５％；将上述含水率为８％～１５％的已初步膨胀的石墨粒子在微波炉内加热２０～４０秒钟，使其进一步膨胀和干燥；粉碎至３２５目筛余２％～１０％。即是无汞电池用膨胀石墨微粉。其优点是，低灰份、低铁、钼等金属离子含量，可使碱性电池的正极导电材料的活性物质（ＥＭＤ电解二氧化锰）用量减少，电解液用量增加，从而有效地提高电池容量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料加工
的范畴，进一步讲是涉及。
技术介绍
目前国内对膨胀石墨的加工工艺和方法，均是对于纯度比较低的天然鳞片状石墨进行膨胀处理，这样处理的膨胀石墨一般作为密封件和进一步深加工的初步原料，不能直接用作无汞电池的膨胀石墨微粉。例如中国专利申请85103917号可膨胀石墨及其制造方法中公开的
技术实现思路
是采用分别依次用硝酸和硫酸浸泡石墨粒，经水清洗后低温烘至含水量小于10％后，加入氧化钙粉末进行处理和筛分。这种加工工艺石墨的杂质多，且氧化钙的分离不完全而造成金属离子增加，因此不能用于制造无汞电池用膨胀石墨微粉。再如中国专利91111826.8可膨胀石墨制造方法中公开的可膨胀石墨的制造方法，其方法中所用装置包括电化学反应槽，槽中装有电化学溶液及电极，靠阳极一侧装有渗透板制成的框，框中装有待处理的石墨，通脉冲电流进行阳极氧化。属于电化学膨胀的处理工艺，其得到的膨胀石墨，也不能应用于制造无汞电池用膨胀石墨微粉。而中国专利96107055.2可膨胀石墨微波膨化脱硫方法中公开的方法，仅限于用微波来脱除膨胀石墨中的硫，而且其专门为了脱硫而设计，功率比较低，1.0～2.5千瓦，且要求石墨的粒度较大(32～50目)。因此不适应无汞电池用高纯度膨胀石墨微粉大规模工业化的生产需要。无汞电池的膨胀石墨微粉，目前尚无国家标准，国外几个公司的膨胀石墨微粉的技术指标见附表。为了改变国内没有制造无汞电池用膨胀石墨微粉的现状，提出了本专利技术的任务。本专利技术的任务是设计一整套工艺技术路线，提供。
技术实现思路
该无汞电池用膨胀石墨微粉的制造方法，其特征在于细度70～85目的纯度为99.5％～99.95％的石墨粉与硫酸、氯酸钾和过硫酸盐引发剂按照1∶2～4∶0.05～0.2∶0.5～1.8的重量百分比混合；将上述混合均匀的物质在1％～10％的过氧化氢溶液中水洗5～10次，至已初步膨胀的石墨粒子的PH值为3～7，含水率为8％～15％；将上述含水率为8％～15％的已初步膨胀的石墨粒子在微波炉内加热20～40秒钟，使其进一步膨胀和干燥；粉碎至325目筛余2％～10％。微波炉的功率应当较大，一般大于5千瓦至150千瓦为宜，工业用微波的频率分为915兆赫兹和2450兆赫兹，为了安全和提高效率起见，微波加热炉的频率最好为2450兆赫兹。该无汞电池用膨胀石墨微粉的制造方法中使用的过硫酸盐引发剂最好采用过硫酸铵。本专利技术的方法制造的无汞电池用膨胀石墨微粉，其优点是，低灰份、低铁、钼等金属离子含量，可使碱性电池的正极导电材料的活性物质(EMD电解二氧化锰)用量减少，电解液用量增加，从而有效地提高电池容量。由于国内目前还没有该微粉的国家标准，其效果指标与国际上的几个公司的产品进行比较的结果见附表。从附表中可以看出，本专利技术的技术方案制造的膨胀石墨微粉明显优于其它公司。在国内电池厂进行的小规模样品试验表明，采用本专利技术的膨胀石墨微粉制造的碱性电池，其内阻由0.11欧姆下降到0.074欧姆，对于LR6型电池电解液的加入量可增加30～60毫克。具体实施例方式，以下给出本专利技术的具体实施例。实施例1、细度70目的纯度为99.0％～99.5％的石墨粉100克，浓度98％的硫酸200克、氯酸钾20克，过硫酸盐引发剂180克混合均匀，浸泡。然后，将上述混合均匀的物质在1％～10％的过氧化氢溶液中水洗10次，至已初步膨胀的石墨粒子的PH值为3～7，含水率为15％。将上述含水率为15％的已初步膨胀的石墨粒子在微波炉内加热20～40秒钟，使其进一步膨胀和干燥；粉碎至325目筛余2％～10％。即是灰份小于0.15％～0.10％，铁含量小于50ppm，钼含量小于0.2ppm的可膨胀石墨微粉。该例中的微波炉可以使用家用食品加热的微波炉。实施例2、细度80目的纯度为99.50％～99.95％的石墨粉1000克，浓度98％的硫酸4000克、氯酸钾10克，过硫酸铵1000克混合均匀，浸泡。然后，将上述混合均匀的物质在1％～10％的过氧化氢溶液中水洗7次，至已初步膨胀的石墨粒子的PH值为3～7，含水率为12％。将上述含水率为12％的已初步膨胀的石墨粒子在微波炉内加热20～40秒钟，使其进一步膨胀和干燥；粉碎至325目筛余2％～10％。即是灰份小于0.10％～0.08％，铁含量小于50ppm，钼含量小于0.2ppm的可膨胀石墨微粉。在该实施例中的微波炉的功率应当在5千瓦至20千瓦之间选择。实施例3、细度85目的纯度为99.0％～99.90％的石墨粉10000克，浓度98％的硫酸40000克、氯酸钾500克，过硫酸钾10000克混合均匀，浸泡。然后，将上述混合均匀的物质在1％～10％的过氧化氢溶液中水洗5次，至已初步膨胀的石墨粒子的PH值为3～7，含水率为10％。将上述含水率为10％的已初步膨胀的石墨粒子在微波炉内加热20～40秒钟，使其进一步膨胀和干燥；粉碎至325目筛余2％～10％。即是灰份小于0.10％～0.05％，铁含量小于50ppm，钼含量小于0.2ppm的可膨胀石墨微粉。在该实施例中的微波炉的功率应当选择50～150千瓦，最好是100～120千瓦。至于粉碎设备，目前已经有许多种，可以选择雷蒙磨、气流粉碎机、冷冻气流粉碎机以及其他辊式研磨机等均可。上述的各实施例中的硫酸的宜采用浓度为98％(比重约为1.83)的浓硫酸效果较好。但是，硫酸的浓度可以比给出的略小(例如使用比重为1.70～1.80左右的浓硫酸)，基本不影响使用，但是效果要略差。过硫酸盐引发剂的使用量最好按照标定的比例使用，但是如果有限的超量使用，例如使用的比例大于0.2的重量比，相对于酸洗和氧化来讲基本不影响反应，对于整个的生产过程应当没有太大的损害，只是无故增加成本。国内目前生产的可膨胀石墨的含碳量一般是≥99.0％，含铁量200～600ppm，传统工艺无法将其中的铁等金属离子去掉。而本专利技术的工艺成功地将铁的含量降低到50ppm以下，基本满足国内无汞电池生产指标的需要。附表 权利要求1.，其特征在于A、细度70～85目的纯度为99.5％～99.95％的石墨粉与硫酸、氯酸钾和过硫酸盐引发剂按照1∶2～4∶0.05～0.2∶0.5～1.8的重量百分比混合；B、将上述混合均匀的物质在1％～10％的过氧化氢溶液中水洗5～10次，至已初步膨胀的石墨粒子的PH值为3～7，含水率为8％～15％；C、将上述含水率为8％～15％的已初步膨胀的石墨粒子在微波炉内加热20～40秒钟，使其进一步膨胀和干燥；D、粉碎至325目筛余2％～10％。2.按照权利要求1所述的，其特征在于所说的微波炉是功率大于5千瓦～150千瓦的频率为2450兆赫兹的微波加热炉。3.按照权利要求1所述的，其特征在于所说的过硫酸盐引发剂最好采用过硫酸铵。全文摘要本专利技术公开了，其特征在于细度70～85目的纯度为99.5％～99.95％的石墨粉与硫酸、氯酸钾和过硫酸盐引发剂按照1∶2～4∶0.05～0.2∶0.5～1.8的重量百分比混合；将上述混合均匀的物质在1％～10％的过氧化氢溶液中水洗5～10次，至已初步膨胀的石墨粒子的pH值为3～7，含水率为8％～15％；将上述含水率为8％～15％的已初步膨胀的石墨粒子在微波炉内加热20～40秒钟，使其进一步膨胀和干燥；粉碎本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无汞电池用膨胀石墨微粉的制造方法，其特征在于：Ａ、细度７０～８５目的纯度为９９．５％～９９．９５％的石墨粉与硫酸、氯酸钾和过硫酸盐引发剂按照１∶２～４∶０．０５～０．２∶０．５～１．８的重量百分比混合；Ｂ、将上述混合均匀的物质在 １％～１０％的过氧化氢溶液中水洗５～１０次，至已初步膨胀的石墨粒子的ＰＨ值为３～７，含水率为８％～１５％；Ｃ、将上述含水率为８％～１５％的已初步膨胀的石墨粒子在微波炉内加热２０～４０秒钟，使其进一步膨胀和干燥；Ｄ、粉碎至３２５目筛余 ２％～１０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹光彦，
申请(专利权)人：曹光彦，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]