【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电解二氧化锰分析方法，具体涉及一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，属于化学产品分析方法。
技术介绍
1、电池的充放电性能由许多因素共同耦合，原料的品质则是其中重要的影响因素之一。电解二氧化锰(electrolytic manganese dioxide,emd)是一种以电解形式生产的重要化工原料，因其出色的电学性能被广泛应用于碱锰、锂锰一次电池及锰酸锂二次电池中。由于emd具有复杂的内部结构，工业上常以表面积、含水量、杂质含量、mno2含量等一些较为宏观的性质来分析emd产品的品质，进而作为其产品等级的划分标准。例如，申请号为cn201380010434、cn201980078489、cn95105562.3、cn03805590.2、cn201280009071的中国专利通过对孔隙度、孔容等物理性质进行限定，提供了应用于一次电池的高品质emd产品分析方法。在锰酸锂二次电池领域，通过规定emd产品的mno2含量及杂质离子含量，从而筛选出锰酸锂电池用emd产品。
2、然而，上述指标并不能准确反映emd内部的结构特性，电池性能与emd内部结构之间的联系仍未厘清。结构决定性质，对emd结构的了解将有助于优化电池的充放电性能。研究表明，emd以[mno6]八面体作为基本结构单元，通过角对角或边对边的形式互相连接，从而形成1×1及1×2两种隧道结构，这两种隧道结构在emd内部的不同比例势必对电池性能产生影响。尽管在电池用emd领域中已有许多文献提供了产品分析方法，但并未涉及其内部隧道结构的
3、常用的结构表征手段有透射电子显微镜(tem)，但该方法只限于纳米尺寸，采用tem方法来检测emd产品的内部隧道结构具有成本高昂、繁琐等缺点。如何优化emd产品的分析手段，建立起较为准确、简便、可靠的emd内部隧道结构分析方法，对于emd工业及电池行业具有重要的现实意义。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，该方法基于xps分析技术，对emd中的mn1×1和mn1×2拟合峰面积进行准确测量，并与emd性能测试结果建立相关关系，从而实现对emd的准确分析和限定。
2、为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，包括：
3、s1.电解二氧化锰emd的预处理：emd粗产品经研磨过筛后用去离子水清洗至ph为6.5～7，干燥过筛，得400～500目的emd精产品；
4、s2.emd结合能检测：通过x射线电子能谱仪对emd精产进行全谱扫描和mn 2p3/2轨道进行精细测量；
5、s3.emd内部隧道结构分析：对s2所得全谱和mn 2p3/2轨道测试谱图依次进行污染碳校正、mn 2p3/2轨道的电荷校正、mn 2p3/2轨道拟合，获得mn1×1和mn1×2拟合峰的峰面积；
6、s4.emd电化学性能检测：对emd精产品进行性能测试，并将mn1×1和mn1×2拟合峰的峰面积与emd精产品对应的电池种类进行分类拟合；
7、所述mn1×1和mn1×2为是处于1×1、1×2隧道环境中的mn原子占比；
8、所述mn 2p3/2轨道拟合过程中，其洛伦兹/高斯混合卷积为30～60％。
9、作为一项优选的方案，所述全谱扫描的步长为0.5ev，通能为160ev。
10、作为一项优选的方案，所述mn 2p3/2轨道进行精细测量的步长为0.1ev，通能为20～40ev。
11、作为一项优选的方案，所述污染碳校正的过程为：对碳峰添加基线，基线添加范围为280～294ev，采用三个拟合峰对原始谱线进行拟合分析，拟合峰的半高宽为0.5～1.5ev，最高峰校正至284.6ev。
12、作为一项优选的方案，所述mn 2p3/2轨道的电荷校正的校正过程为：以污染碳相同的位移数对mn 2p3/2轨道进行电荷移位。
13、作为一项优选的方案，所述mn 2p3/2轨道拟合的过程为：
14、s3-1对mn 2p3/2轨道添加基线，范围为636～649ev；
15、s3-2以两个拟合峰对原始谱峰进行拟合，并得到mn1×2和mn1×1的拟合峰峰面积。
16、作为一项优选的方案，所述mn1×2拟合峰的结合能值为642ev～642.2ev，半高宽为1.2～1.8ev。
17、作为一项优选的方案，所述mn1×1拟合峰的结合能值为643ev～643.2ev，半高宽为1.8～2.5ev。
18、作为一项优选的方案，所述mn 2p3/2轨道拟合过程中，洛伦兹/高斯混合卷积为30～50％，尾混合为10～50％，尾高度为0，尾指数为0.06～1。
19、作为一项优选的方案，所述emd精产品进行性能测试包括碱性电位测试和锰酸锂二次电池充放电容量及容量保持率测试。
20、作为一项优选的方案，所述mn1×1和mn1×2拟合峰的峰面积与emd精产品对应的电池种类进行分类拟合的过程为：将mn1×1和mn1×2拟合峰的峰面积分别与碱性电位测试和锰酸锂二次电池充放电容量及容量保持率测试数据进行拟合，去除噪音，建立相关关系；根据相关关系确定emd精产品所对应的电池种类。
21、作为一项优选的方案，所述碱性电位为300～340mv，mn1×2拟合峰的峰面积为20～40％时，其emd精产品对应一次电池。
22、作为一项优选的方案，所述mn1×2拟合峰的峰面积为40～50％时，其emd精产品对应一次电池或二次电池。
23、作为一项优选的方案，所述mn1×2拟合峰的峰面积为50～60％，其emd精产品对应二次电池。
24、本专利技术基于x射线光电子能谱技术(xps)对emd粉末进行检测，通过avantage软件分析emd晶格中mn原子所处的物理环境，进而构建起emd结构与电池性能之间的构效关系。本专利技术基于的原理在于，[mno6]八面体作为emd的基本结构单元，当其位于1×2隧道环境中时以边对边的形式进行连接，而位于1×1隧道环境中时则以角对角形式连接。在两个以边对边进行连接的[mno6]八面体中，其中心mn原子具有更为接近的距离，mn原子外层电子云所存在的静电斥力致使中心mn原子的电子云密度上升，造成更为强烈的静电屏蔽作用，减弱了mn原子对内层电子的束缚力。当受到x射线照射时，内层电子更易跃迁至激发态，因而处于1×2隧道中的mn原子具有更正的结合能。
25、相对于现有技术，本专利技术的有益技术效果为：
26、1)以本专利技术方法应用于emd产品品质的分析时，具备准确、简便、高效的特点，为工业生产中实现面向不同电池用的emd产品的定向生产提供科学指导。
27、2)以本专利技术方法应用于emd产品品质的分析时，相较于常规的xps分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述全谱扫描的步长为0.5eV，通能为160eV；所述Mn 2p3/2轨道进行精细测量的步长为0.1eV，通能为20～40eV。
3.根据权利要求1所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述污染碳校正的过程为：对碳峰添加基线，基线添加范围为280～294eV，采用三个拟合峰对原始谱线进行拟合分析，拟合峰的半高宽为0.5～1.5eV，最高峰校正至284.6eV。
4.根据权利要求1所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述Mn 2p3/2轨道的电荷校正的校正过程为：以污染碳相同的位移数对Mn2p3/2轨道进行电荷移位。
5.根据权利要求1所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述Mn 2p3/2轨道拟合的过程为：
6.根据权利要求5所述的一种电池用电解二
7.根据权利要求1所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述Mn 2p3/2轨道拟合过程中，洛伦兹/高斯混合卷积为30～50％，尾混合为10～50％，尾高度为0，尾指数为0.06～1。
8.根据权利要求1所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述EMD精产品进行性能测试包括碱性电位测试和锰酸锂二次电池充放电容量及容量保持率测试。
9.根据权利要求8所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述Mn1×1和Mn1×2拟合峰的峰面积与EMD精产品对应的电池种类进行分类拟合的过程为：将Mn1×1和Mn1×2拟合峰的峰面积分别与碱性电位测试和锰酸锂二次电池充放电容量及容量保持率测试数据进行拟合，去除噪音，建立相关关系；根据相关关系确定EMD精产品所对应的电池种类。
10.根据权利要求9所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述碱性电位为300～340mV，Mn1×2拟合峰的峰面积为20～40％时，其EMD精产品对应一次电池；所述Mn1×2拟合峰的峰面积为40～50％时，其EMD精产品对应一次电池或二次电池；所述Mn1×2拟合峰的峰面积为50～60％，其EMD精产品对应二次电池。
...【技术特征摘要】
1.一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述全谱扫描的步长为0.5ev，通能为160ev；所述mn 2p3/2轨道进行精细测量的步长为0.1ev，通能为20～40ev。
3.根据权利要求1所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述污染碳校正的过程为：对碳峰添加基线，基线添加范围为280～294ev，采用三个拟合峰对原始谱线进行拟合分析，拟合峰的半高宽为0.5～1.5ev，最高峰校正至284.6ev。
4.根据权利要求1所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述mn 2p3/2轨道的电荷校正的校正过程为：以污染碳相同的位移数对mn2p3/2轨道进行电荷移位。
5.根据权利要求1所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述mn 2p3/2轨道拟合的过程为：
6.根据权利要求5所述的一种电池用电解二氧化锰微观结构及其电化学性能的分析方法，其特征在于：所述mn1×2拟合峰的结合能值为642ev～642.2ev，半高宽为1.2～1.8ev；所述mn1×1拟合峰的结合能值为643ev～643.2ev，半高...
【专利技术属性】
技术研发人员：喻林萍，许梓奕，万维华，陈奇志，吴勇，史磊，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。