[发明专利]用石墨烯增强的电解锰阳极泥制备电池正极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用电解锰阳极泥的来生产电池原料的方法。

背景技术

电解锰阳极泥是用电解法生产锰的过程中留存在阳极室内的副产物，由于在电解锰阳极泥中仍然含有含量不可忽视的锰元素（当然也有其他杂质），所以，若将它们清除后而作为废弃物堆存起来或者廉价出售，不仅会造成对环境的污染，同时也造成了锰资源的浪费。因此，为提高锰阳极泥的利用价值，人们就一直在探索资源化利用电解锰阳极泥的各种方法。公告号为CN101717860B、名称为《一种用电解锰阳极泥制备电池原料的方法及其制品》的专利，就是这类探索成果之一。该现有技术采用方法的步骤是，①将电解锰阳极泥干燥至其含水率不高于3％的程度，然后与H₂SO₄溶液充分混合、充分搅拌；②接着进行固液分离、并用清水洗涤固状物，直至洗涤液中无硫酸根离子为止；③将洗涤后的固状物烘干，直至该烘干固状物的含水率为1～3％；④在烘干固状物中加入离子液体并混合均匀，以得到含活性二氧化锰的原料——即电池正极原料。在资源化利用电解锰阳极泥方面，该现有技术的确取得了不错的技术效果，然而，该现有技术却存在充满电后的连续放电时间还不够长、整个操作过程还约为复杂一点之不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种整个操作过程更加简单、充满电后的连续放电时间更长的用石墨烯增强的电解锰阳极泥制备电池正极材料的方法。

为实现所述目的，提供这样一种用石墨烯增强的电解锰阳极泥制备电池正极材料的方法，与现有技术相同的方面是，该方法包括将首先将电解锰阳极泥作干燥处理的步骤（1）。其改进之处是，所述步骤（1）中的干燥温度为30～100℃；接着进行如下步骤：

（2）将干燥后的电解锰阳极泥粉碎、过筛，得到粒径不大于0.150mm的粉末状的电解锰阳极泥；

（3）将步骤（2）处理后的电解锰阳极泥置于100～400℃条件下灼烧，时间为1～5小时；

（4）将步骤（3）处理后的电解锰阳极泥与石墨烯均匀混合，得到电池正极材料；在该电池正极材料中，石墨烯的质量百分数为1.5～4％。

从方案中可以看出，本发明省略了现有技术中将电解锰阳极泥与硫酸混合，然后又要除尽硫酸根离子的步骤。虽然省略了的这两个步骤可以大体与本发明粉碎与灼烧相抵，但本发明毕竟还是省略了须多准备一种原料的过程。

在步骤（3）中对粉末状的电解锰阳极泥进行灼烧，实际上就是通过灼烧来去除含在电解锰阳极泥中的杂质，同时也是将其中不能电解和未被电解的锰均转化为二氧化锰的过程。验证表明，通过灼烧来转化的二氧化锰和电解产生的二氧化锰经过灼烧，会使得这些二氧化锰具有更好的电化学性能更好。在步骤（4）中混合的石墨烯，本身就有独特的电化学性能，在目前，既有通过特殊工艺而生产出的导电型石墨烯之产品，又有石墨烯电池被开发了出来。只是，导电型石墨烯几乎是由百分之百的石墨烯构成；在石墨烯电池中，无论是用量或是作用均只能以石墨烯为主。而在本发明中，仅仅只用了少量的且并不需要特殊工艺来加工的石墨烯。验证表明，在步骤（4）所得的电池正极材料中，如果石墨烯的质量百分数超过4％，充满电后的连续放电时间会大大缩短；在石墨烯的质量百分数低于1.5％的情况下，充满电后的连续放电时间就又比经步骤（3）灼烧处理后的电解锰阳极泥的长不了多少。因此，可以这样认定，在步骤（4）确定的配比范围内，电解锰阳极泥中的二氧化锰与石墨烯存在有相互协同、相互促进的作用，进而能够得到适合使用要求的电池正极材料。验证同样表明，这种相互协同、相互促进的作用还比较大。与现有技术相比较，本发明不仅整个操作过程更加简单，关键还在于充满电后的连续放电时间更长。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

用石墨烯增强的电解锰阳极泥制备电池正极材料的方法，该方法包括将首先将电解锰阳极泥作干燥处理的步骤（1）。在本发明中，所述步骤（1）中的干燥温度为30～100℃；接着进行如下步骤：

（2）将干燥后的电解锰阳极泥粉碎、过筛，得到粒径不大于0.150mm的粉末状的电解锰阳极泥；

（3）将步骤（2）处理后的电解锰阳极泥置于100～400℃条件下灼烧，时间为1～5小时；

（4）将步骤（3）处理后的电解锰阳极泥与石墨烯均匀混合，得到电池正极材料；在该电池正极材料中，石墨烯的质量百分数为1.5～4％。

本发明经过了在实验室的对比性实验验证，验证时所用电解锰阳极泥均来自重庆秀山县同一个电解锰厂。