[发明专利]一种抑制气液界面处结构破碎的电解二氧化锰方法

说明书

本发明提供一种抑制气液界面处结构破碎的电解二氧化锰方法，属于二氧化锰电解技术领域。本发明的方法是在电解二氧化锰的电解工序，在电解液中加入十六烷基三甲基溴化铵、碳材料和聚丙烯酰胺，控制十六烷基三甲基溴化铵在电解液中的浓度为0.7～1.5g/L，碳材料在电解液中的浓度为20～40mg/L，聚丙烯酰胺在电解液中的加入浓度为10～50mg/L。本发明的方法十分简便，可通过特定的表面活性剂调控界面特性，抑制气液界面处的破碎结构，且能保持二氧化锰的良好电化学品质。

技术领域

本发明涉及电解二氧化锰技术领域，具体涉及一种抑制气液界面处结构破碎的电解二氧化锰方法。

背景技术

随着国家大力倡导新能源动力项目，国内锂电行业增长迅猛。由于三元材料、钴酸锂的价格较高，锰酸锂行业产品品质的提高及锂锰动力技术的突破，锰酸锂材料逐渐从数码向动力方向转变，自2010年～2020年锰酸锂产能逐年增加。电解二氧化锰作为锰酸锂电池的正极材料的原料之一，其质量的优劣对电池功效至关重要，它直接影响电池的放电、储存等性能。

表面张力是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。在电解二氧化锰过程中，会在电解液表面加入表面活性剂，以减少溶液蒸发。在溶液界面处存在气液两相，且界面处表面能较高，会导致溶液出现几个分子层厚度的气液界面，并常常伴有表面张力、特殊的离子聚集现象及分子的各向异性等特性。正因界面处具有这些特殊的性质，导致即使在同一实验装置、反应条件下，界面处生成产物的结构及性能与本体相中生成产物的结构及性能存在差异，从而导致产物整体的电化学性能受到影响。实际生产时，在电解阳极板的气液界面处常存在破碎结构等现象，因形貌、性能不如本体处，工厂将其常做低价出售。然而，目前对界面处调控EMD性质的反应机理，相关的报道也极少。在此背景下，申请人通过研究，发现表面活性剂可调控界面特性，可抑制破碎结构，因此，在深入研究和试验后提出本发明一种抑制气液界面处结构破碎的电解二氧化锰方法。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种抑制气液界面处结构破碎的电解二氧化锰方法，本发明的方法十分简便，可通过特定的表面活性剂调控界面特性，抑制气液界面处的破碎结构，且能保持二氧化锰的良好电化学品质。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种抑制气液界面处结构破碎的电解二氧化锰方法，在电解二氧化锰的电解工序，在电解液中加入十六烷基三甲基溴化铵、碳材料和聚丙烯酰胺，控制十六烷基三甲基溴化铵在电解液中的浓度为0.7～1.5g/L，碳材料在电解液中的浓度为20～40mg/L，聚丙烯酰胺在电解液中的加入浓度为10～50mg/L。

本发明中，优选地，所述十六烷基三甲基溴化铵在电解液中的浓度为1.2g/L，碳材料在电解液中的浓度为30mg/L，聚丙烯酰胺在电解液中的浓度为30mg/L。

本发明中，优选地，所述聚丙烯酰胺的分子量为30～60万。

本发明中，优选地，所述碳材料为炭黑或碳纳米管。

本发明中，优选地，所述制备方法包括以下步骤：

(1)预先将十六烷基三甲基溴化铵、碳材料和聚丙烯酰胺加入溶剂配制成混合液A；

(2)向电解槽中加入硫酸、精制硫酸锰溶液、混合液A和保温覆盖发泡剂，保温覆盖发泡剂选择密度小于硫酸锰电解溶液密度的表面活性剂，使得保温覆盖发泡剂浮于硫酸锰电解溶液的表面上；

(3)加入控制电解槽中正负电极的电流进行电解反应，并释放出气体氢气；利用电离反应释放的氢气作为发泡剂的发泡气源，在电解槽面形成保温隔热层，在阳极获得电解二氧化锰半成品。

本发明中，优选地，所述步骤(1)的溶剂为精制硫酸锰溶液，混合液A中十六烷基三甲基溴化铵、聚丙烯酰胺完全溶解。