一种电解二氧化锰的脉冲电解方法技术

本发明专利技术涉及电解二氧化锰的脉冲电解方法技术领域，且公开了一种电解二氧化锰的脉冲电解方法，包括以下步骤：1)二氧化锰的制备过程；2)电解二氧化锰粉末的制备过程；通过具有以CuKα射线为光源的XRD测定中的(110)面的半值宽度为1.8

【技术实现步骤摘要】
一种电解二氧化锰的脉冲电解方法


[0001]本专利技术涉及电解二氧化锰的脉冲电解方法
，具体为一种电解二氧化锰的脉冲电解方法。

技术介绍

[0002]二氧化锰例如已知作为锰干电池、特别是碱锰干电池的正极活性物质，具有保存性优异且廉价之类的优点。特别是，将二氧化锰作为正极活性物质使用的碱锰干电池由于从低速率放电至高速率放电的宽范围的放电速率下的特性优异，因此，被广泛用于电子相机、便携式录音机、移动信息设备、进而游戏机、玩具。近年来，其需求急速扩展，二氧化锰(MnO2)根据生产工艺来源被分为天然二氧化锰(NaturalManganeseDioxide，NMD)、电解二氧化锰(ElectrolyticManganeseDioxide，EMD)和化学二氧化锰(ChemicalManganeseDioxide，CMD)三大类，二氧化锰具有优良的电化学性能，同时具有低成本、低毒性及较高的平均电压，是目前正在研究的锂离子电池正极材料之一。
[0003]在现有的技术中，生产电解二氧化锰的溶液界面处存在气液两相，在界面处生成的电解二氧化锰常存在破碎结构，其形貌、性能都不如本体处，使得电解获得二氧化锰产物的经济效益降低，而且二氧化锰也无法充分解决高速率放电。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种电解二氧化锰的脉冲电解方法，具备短时间内取出大电流的高速率放电条件下能体现高容量、长寿命的优异的二氧化锰、即高速率放电特性更优异的二氧化锰等优点，解决了电解二氧化锰存在破碎结构，形貌、性能不良和二氧化锰解决高速率放电不稳定的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：包括以下步骤：
[0008]1)二氧化锰的制备过程；
[0009]2)电解二氧化锰粉末的制备过程；
[0010]3)固体氧化物电解槽的制作过程；
[0011]4)流延成型的制备和成型过程；
[0012]5)电解二氧化锰的脉冲电解方法；
[0013]优选的，所述二氧化锰的制备过程首先要将天然锰矿用浓硝酸浸没，利用浓硝酸除杂后用石灰棉过滤可得硝酸锰溶液，然后对所得硝酸锰溶液进行浓缩处理，对得产物放入微波加热机里进行微波加热，微波加热的微波频率为22.7GHz，微波功率为1.4KW，反应温度为80℃，反应时间为40～50分钟，使硝酸锰分解得到二氧化锰粗品，反应废气用水或稀硝酸处理,生成的硝酸回收反复循环使用，二氧化锰粗品通过精制后得到二氧化锰成品。
[0014]优选的，所述电解二氧化锰粉末的制备过程首先取初始样放入研磨罐内，将预定
比例100：2的助剂与初始试样混合对初始试样与助剂的混合物进行研磨10分钟至为粉末状，10分钟后研磨结束，将研磨后的粉体放入粉末筛分机内进行筛分，取筛分后的粉体加入烧杯里，加入与粉体比例2:1的蒸馏水容量，使用玻璃棒搅拌浆化均匀，然后利用NaOH溶液进行中和至预设pH终点，中和结束后，对中和产物使用石灰棉过滤网过滤，对过滤产物放入烘干机内部以80℃的温度烘干2分钟，烘干后得到成品电解二氧化锰粉末。
[0015]优选的，所述初始样为初始样A或初始样B，取电解二氧化锰电解片100克，经过小型实验颚式破碎机预先破碎后，使用10目筛网过筛，取10目筛网下EMD颗粒作为研磨实验的初始样A，初始样B为电解二氧化锰电解片，电解二氧化锰电解片为不规则形状的片状物，其最大线性尺寸一般不超过200mm，通过利用外力将电解二氧化锰从钛阳极板上剥离下来获得二氧化锰电解片，助剂为氧化镁粉末或氧化镁粉末的乳状液，初始试样与氧化镁粉末的重量比例为100：(0.01
‑
1)，研磨将块状的二氧化锰电解片研磨至d50＝10μm至100μm的粒度，待研磨对象与所助剂中的碱土金属氧化物粉末的重量比例为100：(0.01
‑
0.5)。
[0016]优选的，所述固体氧化物电解槽的制作过程首先直接用金属作为阴极，或采用金属作为集电极，在金属基体上，沉积所对应的金属氧化物，在还原气氛或者是惰性气氛下在800℃
‑
1000℃下烧结1小时
‑
2小时后，自然冷却，作为阴极，然后通过流延成型的方法，形成素坯后，在氧化气氛下在1400
°
C
‑
1500℃下烧结3小时
‑
6小时后，自然冷却后得到致密固体电解质薄膜。
[0017]优选的，所述固体电解质薄膜的表面继续沉积阳极活化层和阳极接触层，在空气气氛下在1000℃
‑
1100℃烧结2小时
‑
4小时，成为半电解槽，把制得的阴极和得到的半电解槽中的固体氧化物电解质紧密接触，就构成了固体氧化物电解槽。
[0018]优选的，所述流延成型的制备和成型过程先将通过细磨、煅烧的熟瓷粉加入1L溶剂，再添加100克抗聚凝剂、200克除泡剂、50克烧结促进剂等放入碾磨机进行湿式混磨，再加入300克黏合剂、150克增塑剂、80克润滑剂等进行混磨以形成稳定的、流动性良好的浆料，制备料浆用的除泡剂并不加入粉料中，而在使用抽真空机真空除气之前用3mm喷嘴的塑料喷壶喷洒于浆料表面，然后使用玻璃棒顺时针搅拌至除泡，如正丁醇、乙二醇各半的混合液能有效地降低浆料表面张力，于4000Pa残压下的真空罐内，搅拌料浆0.5h，可基本将气体分离干净，浆料泵流入流延机料斗前，必须通过两重滤网，网孔分别为40μm和10μm，以滤除个别团聚或大粒料粉及未溶化的黏合剂。
[0019]优选的，所述流延成型的制备和成型过程在流延成型时，料浆从料斗下部流至向前移动着的薄膜载体(如醋酸纤维素、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等薄膜)之上，用刮刀将坯片刮至3cm的厚度，坯膜连同载体进入巡回热风烘干室，烘干温度必须在浆料溶剂的沸点58.45℃之下和温度50℃以上，否则会使膜坯出现气泡，或由于湿度梯度太大而产生裂纹，从烘干室出来的膜坯中还保留一定的溶剂，连同载体一起卷轴待用，并在储存过程中使膜坯中的溶剂分布均匀，消除湿度梯度，最后用流延的薄坯片按所需形状进行切割、冲片或打孔。
[0020]优选的，所述电解二氧化锰的脉冲电解方法将电解二氧化锰的包含有温度为30℃
‑
90℃浓度为0.075mol/L的Cl
‑
电解液加入到插有阴极为碳棒阳极为进行过喷砂处理的Ti波纹板的电流密度为80A/m2
‑
400A/m2电解槽中，对电解槽内的电解液进行0.2A
‑
1A电流脉冲电解4h
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16h，在电解槽的阳极剥离获得电解二氧化锰固体，其中脉冲电流的电流密度
为0.08A/cm2，脉冲电流频率大于100Hz，电解液为硫酸
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硫酸锰水溶液，其中硫酸的浓度大于3M，在电解过程中在电解液表面加入100克的十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠用于调控电解液界面处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解二氧化锰的脉冲电解方法，其特征在于，包括以下步骤：1)二氧化锰的制备过程；2)电解二氧化锰粉末的制备过程；3)固体氧化物电解槽的制作过程；4)流延成型的制备和成型过程；5)电解二氧化锰的脉冲电解方法。2.根据权利要求1所述的一种电解二氧化锰的脉冲电解方法，其特征在于，所述二氧化锰的制备过程首先要将天然锰矿用浓硝酸浸没，利用浓硝酸除杂后用石灰棉过滤可得硝酸锰溶液，然后对所得硝酸锰溶液进行浓缩处理，对得产物放入微波加热机里进行微波加热，微波加热的微波频率为22.7GHz，微波功率为1.4KW，反应温度为80℃，反应时间为40～50分钟，使硝酸锰分解得到二氧化锰粗品，反应废气用水或稀硝酸处理,生成的硝酸回收反复循环使用，二氧化锰粗品通过精制后得到二氧化锰成品。3.根据权利要求1所述的一种电解二氧化锰的脉冲电解方法，其特征在于，所述电解二氧化锰粉末的制备过程首先取初始样放入研磨罐内，将预定比例100：2的助剂与初始试样混合对初始试样与助剂的混合物进行研磨10分钟至为粉末状，10分钟后研磨结束，将研磨后的粉体放入粉末筛分机内进行筛分，取筛分后的粉体加入烧杯里，加入与粉体比例2:1的蒸馏水容量，使用玻璃棒搅拌浆化均匀，然后利用NaOH溶液进行中和至预设pH终点，中和结束后，对中和产物使用石灰棉过滤网过滤，对过滤产物放入烘干机内部以80℃的温度烘干2分钟，烘干后得到成品电解二氧化锰粉末。4.根据权利要求3所述的一种电解二氧化锰的脉冲电解方法，其特征在于，所述初始样为初始样A或初始样B，取电解二氧化锰电解片100克，经过小型实验颚式破碎机预先破碎后，使用10目筛网过筛，取10目筛网下EMD颗粒作为研磨实验的初始样A，初始样B为电解二氧化锰电解片，电解二氧化锰电解片为不规则形状的片状物，其最大线性尺寸一般不超过200mm，通过利用外力将电解二氧化锰从钛阳极板上剥离下来获得二氧化锰电解片，助剂为氧化镁粉末或氧化镁粉末的乳状液，初始试样与氧化镁粉末的重量比例为100：(0.01
‑
1)，研磨将块状的二氧化锰电解片研磨至d50＝10μm至100μm的粒度，待研磨对象与所助剂中的碱土金属氧化物粉末的重量比例为100：(0.01
‑
0.5)。5.根据权利要求1所述的一种电解二氧化锰的脉冲电解方法，其特征在于，所述固体氧化物电解槽的制作过程首先直接用金属作为阴极，或采用金属作为集电极，在金属基体上，沉积所对应的金属氧化物，在还原气氛或者是惰性气氛下在800℃
‑
1000℃下烧结1小时
‑
2小时后，自然冷却，作为阴极，然后通过流延成型的方法，形成素坯后，在氧化气氛下在1400℃
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1500℃下烧结3小时
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6小时后，自然冷却后得到致密固体电解质薄膜。6.根据权利要求5所述的一种电解二氧化锰的脉冲电解方法，其特征在于，所述固体电解质薄膜的表面继续沉积阳极活化层和阳极接触层，在空气气氛下在1000℃
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1100℃烧结2小时
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4小时，成为半电解槽，把制得的阴极和得到的半电解槽中的固体氧化物电解质紧密接触，就构成了固体氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奇志，刘作华，赵双良，陈晗，王绍立，胡途，陆宾，
申请(专利权)人：广西汇元锰业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：