堿性鋅錳電池用電解二氧化錳的制備方法技術

本發明專利技術提供了一種高放電率下獲得高放電容量的電解二氧化錳的制造方法，特別是一種用于堿性鋅錳電池的性能優良的電解二氧化錳的制造方法。使用鈦基鈦錳合金板、條或者是板、條組合成的各種形狀的電極為陽極進行電解。電解液的組成為，硫酸濃度控制在４０～１００ｇ／Ｌ，硫酸錳濃度控制在３０～１２０ｇ／Ｌ：在０．６～１．２Ａ／ｄｍ↑［２］陽極電流密度下電解，不加入任何添加劑；在０．８～１．５Ａ／ｄｍ↑［２］陽極電流密度下并在電解液中加入懸浮劑電解。在上述硫酸濃度和硫酸錳濃度的電解液中電解，在上述電流密度下來制備厚度均勻、高放電率下放電容量大而且偏差小、電解電流效率高的堿性鋅錳電池用電解二氧化錳的方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電解法生產或精煉電解二氧化錳的方法，尤其是一種堿性 鋅錳電池用電解二氧化錳的制備方法。
技術介紹
在現有工業生產電解二氧化錳中，使用硫酸錳和硫酸的水溶液作為電解液 進行電解，使二氧化錳在純鈦、碳陽極上折出。作為電解二氧化錳的制備方法，已知的有在電解液中不加其它物料進行電 解的澄清法，這種方法已成為一般常用的方法之一。另一種常用的方法是，與以上方法相反的一種在電解溶液中添加錳氧化物顆粒(專利號CN95118783 )或其它顆粒(CN94116718. 6)并使其懸浮的電解法， 這種方法叫懸浮法。以上兩種電解二氧化錳的制備方法(使用純鈦、碳等為陽極)缺點是，高 放電率下放電容量比較低，懸浮法可以大大提高產量，但無法提高高放電率下 的放電容量。Kerr-McGee patent (US 6,527,941 )提出 一種改善在高放電率下有高放電 容量的電解二氧化錳的生產方法，這個方法是建立在電解槽中維持有高溫度的 硫酸和硫酸錳的電解質水溶液。該方法的主要特征是高酸度、低硫酸錳濃度、 低電流密度，缺點是產量低，槽電壓高難于控制。Davis(Gillette patent US 6,585,881 B)提出 一種在高溫下生產在高放 電率下有高放電容量的電解二氧化錳的生產方法，其特征是電解溫度高(> 110°C),缺點是條件過于苛刻，工業化困難。這些電解方法生產堿性電池用電解二氧化錳無一例外使用純鈦作為陽極， 鈦作為陽極的結構有所不同，有平板噴砂，梯形波紋(CN200520070240. 5 )，正 弦波紋、平板開窗等。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種旨在高放電率下獲得高放電容量的電解二氧化錳 的制造方法，特別是提供一種用于堿性鋅錳電池的性能優良的電解二氧化錳的 制造方法。本專利技術的技術方案為達到上述目的，本專利技術提出如下技術方案，就是使用鈦基鈦錳合金板、 條或者是板、條組合成的各種形狀的電極為陽極進行電解。此外，本專利技術的特征還有，電解液的組成為硫酸濃度控制在40 100g/L， 硫酸錳濃度控制在30~120 g/L,槽電壓十分穩定，生產容易控制。此外，本專利技術方法的特征還有，在O. 6~1. 2A/dm2陽極電流密度下電解，不 加入任何添加劑，槽電壓十分穩定，產量較高，生產容易控制。此外，本專利技術方法的特征還有，在O. 8 1.5A/dm2陽極電流密度下電解，電 解液中加入懸浮劑。此外，本專利技術方法的特征還有，電解槽中加入懸浮劑種類為錳氧化物或者 碳顆粒，如石墨、碳纖維等。此外，本專利技術方法的特征還有，電解槽中加入懸浮劑平均粒徑小于IO微米。此外，本專利技術方法的特征還有，電解槽中加入懸浮劑的量為槽液中懸浮劑 含量10-50PPM。本專利技術所提供的是，在上述硫酸濃度和硫酸錳濃度的電解液中電解，在上 述電流密度條件下制備厚度均勻、高放電率下放電容量大而且偏差小、電解電 流效率高的堿性鋅錳電池用電解二氧化錳的方法。本專利技術的優點1、 本專利技術生產的產品質量比現有工藝生產的產品有很大提高，堿性放電容 量(終止0.9伏)提高4%以上，特別是高壓段(終止1.2伏)放電提高10%以 上，達到國際先進水平。2、 本專利技術有很明顯的節能降耗效果，可以提高電解的電流效率，相同條件下可降低電解電耗20%以上，符合國家的產業政策。3、 本專利技術單槽產量高，可以在相同的公用設備裝置下提高設備的利用率， 減少公用設備的投資。4、 本專利技術槽電壓十分穩定，生產容易控制，產品均勻。 具體實施例方式本專利技術使用鈦基鈦錳合金板、條或者是板、條組合成的各種形狀的電極為 陽極進行電解，陰極使用碳素電極或者銅電極，陰陽極有效表面積的比例控制 在0. 6~ 1. 3: 1。本專利技術的電解液組成為，硫酸濃度控制在40~100g/L，硫酸錳濃度控制在 30~120g/L。補充液為硫酸錳溶液，濃度控制在100~180 g/L,電解過程中連 續加入。本專利技術的電解溫度控制在95~99°C,用十二醇硫酸鈉做為封槽劑，用1~ 5Mpa的鍋爐蒸汽加熱保溫，加熱管材質釆用純鈦。本專利技術釆用的陽極電流密度為在0. 6 ~ 1. 2A/dm2,出槽電壓控制在3. 5伏。本專利技術釆用的陽極電流密度為在0.8-1. 5A/dm2，電解液中加入懸浮劑，懸 浮劑釆用錳氧化物或者碳顆粒(石墨、碳纖維等)，懸浮劑加入量為10~50PPM, 懸浮劑粒徑小于10微米，出槽電壓控制在4.5伏。本專利技術電解周期為10-20天。實施例1電解槽(長5. 4米、深1. 4米、寬1. 2米)中，陽極以長1200亳米、寬84 亳米、厚4亳米的鈦基鈦錳合金板組合而成，陽極有效面積為138平方米，陽 極支撐釆用鑄鋁橫擔，陰極以①30亳米*1400亳米長的碳棒組合而成，陰極有 效面積為132平方米。電解液組成為，硫酸濃度42±3 g/L,硫酸錳濃度97±3 g/L。 控制陽極電流密度為1.2A/dm2，控制溫度95 99。C,電解周期10-20天。 成品釆用顆粒漂洗法處理，其放電容量、物理性能和電流效率的結果示于表l,實驗槽號為1-6，其中1~2#周期10天，3~4#周期15天，5~6周期20 天；對比槽釆用純鈦陽極，其余條件和實驗槽相同，槽號為7~8。<table>table see original document page 6</column></row><table>堿性放電容量測定條件21。C, 100mA/g， Vs Zn。從表1可知，本專利技術的產品堿性放電明顯優于對比工藝，特別是高壓段放 電容量；物理指標上本專利技術產品晶型均為放電良好的Y型，而對比工藝產品含 有少量的P。此外，當觀察二氧化錳在鈦板上的電解沉積狀況時，用本專利技術方法所得的 二氧化錳其電解沉淀厚度極為均勻，周期10天槽壓為3. 2伏，周期15天槽壓 為3.3伏，周期20天槽壓為3.5伏；與此相反，在比較例中則可見其厚度有些 參差，而且電解8天后槽壓上升到4.5伏，IO天后無法電解被迫停槽。此外，從表1還可知，本專利技術可同時提高電流密度和電流效率。實施例2電解槽(長5.4米、深1.4米、寬1.2米)中，陽極以長1200亳米、寬84 亳米、厚4亳米的鈦基鈦錳合金板組合而成，陽極有效面積為138平方米，陽 極支撐釆用鑄鋁橫擔，陰極以①30毫米*1400亳米長的碳棒組合而成，陰極有 效面積為132平方米。電解液組成為，硫酸濃度97土3 g/L,硫酸錳濃度大于33土3 g/L。 控制陽極電流密度為0. 6 A/dm2,溫度95 99。C，電解周期10-15天。 成品釆用粗顆粒漂洗法處理，其放電容量、物理性能和電流效率的結果示于表2,實驗槽號為9~12,其中9~10#周期10天，11~12#周期15天；對比槽釆用純鈦陽極，其余條件和實驗槽相同，槽號為13~14。 表2實驗號堿性放電容量 晶型BET比表面積 電流效率(mAh/g ) 6)0.9(m7g)(%)9142261Y27. 899. 510143258Y27. 598. 811140257Y27. 899. 312141257Y27. 999. 513125245Y36.694. 414127243Y37. 293. 8堿性放電容量測定條件21本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種堿性鋅錳電池用電解二氧化錳的制備方法，其特征在于：　使用鈦基鈦錳合金板、條或者是板、條組合成的各種形狀的電極為陽極進行電解來制備電解二氧化錳。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹世文，李鵬，
申請(專利權)人：廣西靖西縣一洲錳業有限公司，
類型：發明
國別省市：45[中國|廣西]