[发明专利]一种利用电解锰阳极泥合成钠离子电池正极材料的方法

说明书

本发明公开了一种电解锰阳极泥回收制备钠离子电池正极材料锰酸钠Nasubgt;0.44/subgt;MnOsubgt;2/subgt;的技术方法，该方法包括（1）电解锰阳极的除杂，将电解锰阳极泥在氢氧化钠溶液恒温水浴反应，可有效除去其它一些金属杂离子；（2）锰酸钠的合成，将电解锰阳极泥与碳酸钠研磨煅烧，再在正极材料中加入一定的比例石墨烯通过高能球磨，得到石墨烯包覆的锰酸钠Nasubgt;0.44/subgt;MnOsubgt;2/subgt;，可改善其吸附性能。本发明提供了一种新的电解锰阳极泥回收制备钠离子电池正极材料锰酸钠Nasubgt;0.44/subgt;MnOsubgt;2/subgt;的制备方法，以电解锰阳极泥为主要原料，具有操作简单、经济环保、锰酸钠Nasubgt;0.44/subgt;MnOsubgt;2/subgt;电化学性能高的的特点，得到的锰酸钠Nasubgt;0.44/subgt;MnOsubgt;2/subgt;结晶性好、纯度高、阻抗低，具有较好的电化学性能，可用于作为钠离子电池正极材料。

技术领域

本发明涉及电池新材料技术领域，具体指以电解锰阳极泥为原料，通过除杂再生，再将电解锰阳极泥与碳酸钠研磨煅烧，再加入一定比例石墨烯通过高能球磨获得纳米Na_0.44MnO₂/石墨烯复合材料的方法。

背景技术

在电解金属锰生产中，除了在阴极产出主产品金属锰，还在阳极副产出了一种叫阳极泥的黑褐色物质，它是电解金属锰生产时，电解液中少量Mn²⁺在阳极放电，生成MnO₂后积累在阳极板上的产物，烘干后一般含Mn 50%以上。由于阳极泥活性低，成份复杂，含有(NH₄)₂SO₄及Co、Ni、Fe、Pb、Sn等多种杂质，因其组成复杂，电解过程严重改变了化合物性质，回收利用难度大，故国内大多数金属锰生产厂家没有回收利用阳极泥而廉价出售或堆存。

Na_0.44MnO₂（也被称作Na₄Mn₉O₁₈）是最具吸引力的钠离子电池正极材料之一，由于其独特的晶体结构形成了一种大尺寸的隧道结构，这种结构非常有益于钠离子的扩散，使Na_0.44MnO₂有非常高的理论容量和优秀的循环性能。

因此，我们从经济、环保等角度采用电解锰阳极泥作为主要原料，通过对其除杂再生，然后通过高温固相法合成得到Na_0.44MnO₂，并加入一定比例的石墨烯来提高Na_0.44MnO₂材料的导电性能，将其作为钠离子电池正极材料。

发明内容

为推动科技进步，使电解锰阳极泥合成钠离子电池正极材料锰酸钠Na_0.44MnO₂的技术方法有更多选择，本发明人经过大量试验，发明出一种电解锰阳极泥合成钠离子电池正极材料锰酸钠Na_0.44MnO₂的技术方法，运用该方法制备锰酸钠Na_0.44MnO₂，操作简单，纯度高，得到的锰酸钠Na_0.44MnO₂产品电化学性能好，可作为钠离子电池正极材料，该技术也可作为电解锰阳极泥的回收利用技术。

本发明包括以下几个步骤：

（1）电解锰阳极泥的除杂，将一定量的经干燥球磨后的电解锰阳极泥在7mol/L的氢氧化钠溶液（固液比20:1）中70-80℃的恒温水浴，添加适量助氧化剂双氧水，反应1-3小时，过滤水洗3-5次、放入干燥箱中烘干即得；所述电解锰阳极泥和氢氧化钠溶液的质量体积比为1：10-1：30，质量单位克，体积单位为毫升。