[发明专利]电解法制备碳素-二氧化锰复合材料的方法

说明书

本发明涉及利用电解法制备碳素-二氧化锰复合材料的方法，是一种电解法制备碳素-二氧化锰复合材料的方法，并用上述方法制备的碳素-二氧化锰复合材料用于电池中能够提高放电容量。

通常生产的电解二氧化锰为γ型，其硬度大，工业上用球磨机磨碎的过程中，较多引入铁杂质，从而影响电池贮存性能。为克服这些缺点，在电解液中悬浮碳素后制备的电解二氧化锰可以改善放电容量，如：日本专利特开昭61-47911公开了一种碳素-二氧化锰复合材料制备方法，这种方法首先是用发烟硫酸处理乙炔黑使之成为亲水性物质均匀分散在电解液中。但是用上述方法处理碳素时，存在污染性大，操作不便等缺点。

本发明的目的在于提出了一种比现有技术更为优良的用混合酸处理碳素粉后进行的电解法制备碳素-二氧化锰复合材料的方法。

用上述方法制备的碳素-二氧化锰复合材料用于电池中能够提高放电容量。

本发明的目的是通过以下措施实现的：首先用混合酸处理碳素粉，然后将处理后的碳素粉放入由硫酸锰和硫酸组成的电解液中进行电解，就在阳极上得到碳素-二氧化锰复合材料。

其中，用混合酸处理碳素粉的过程为：首先在70℃至90℃下用混合酸处理碳素粉1至2小时，然后待冷却至室温后，将产物过滤出来，并用水洗涤后，再在70℃至90℃下干燥后就得到反应物，混合酸与碳素粉的体积配比为2∶1至3∶1；电解液为每升含有0.50摩尔至1.20摩尔硫酸锰和0.20摩尔至0.50摩尔硫酸的溶液并加入0.5克至4.0克用混合酸处理过的碳素粉；混合酸为硫酸与硝酸的混合酸，其硫酸与硝酸的体积配比为1∶4至20∶1；碳素粉为乙炔黑粉或石墨粉；阳极电流密度为0.7至2.0A/dm²；电解液温度为88℃至98℃；阳极采用钛电极或钛合金电极或喷砂钛电极；阴极采用石墨电极；该碳素-二氧化锰复合材料用于电池中能够提高其放电容量。

下面结合实施例对本发明作进一步详细论述：首先用硫酸与硝酸的混合酸处理碳素粉，然后将处理后的碳素粉放入由硫酸锰和硫酸组成的电解液中进行电解，就在阳极上得到碳素-二氧化锰复合材料；

其中，电解液为硫酸锰和硫酸的溶液并加入了用混合酸处理过的碳素粉；若硫酸锰浓度太低时，产量较少，而硫酸锰浓度太高时，电导率过低，能耗较高；若硫酸浓度太高时(如2摩尔/升)，二氧化锰含量显著降低；若硫酸浓度太低时，产品的二氧化锰的晶型虽以γ型为主，但含有少量的α和β型；当酸度高达2摩尔/升时，则有大量的α型存在；通过对温度、浓度、电流密度的控制以有利于制成所需的碳素-二氧化锰复合材料为佳；以下为具体的实施例：

实施例1，首先用硫酸与硝酸的体积比为1∶4的混合酸和乙炔黑粉进行混合，其混合酸与乙炔黑粉的体积比为2∶1，在温度为70℃下反应2小时后，再待冷却至室温后，将产物过滤出来，并用水洗涤后，再在70℃下干燥就得到处理乙炔黑粉；然后在每升含有0.50摩尔硫酸锰和0.20摩硫酸的溶液并加入0.5克处理乙炔黑粉就得到电解液，在阳极电流密度为0.7A/dm²、电解液温度为88℃进行电解，就在阳极即钛电极(阴极为石墨电极)上得到碳素-二氧化锰复合材料。

实施例2，首先用硫酸与硝酸的体积比为20∶1的混合酸和乙炔黑粉进行混合，其混合酸与乙炔黑粉的体积比为3∶1，在温度为90℃下反应1小时后，再待冷却至室温后，将产物过滤出来，并用水洗涤后，再在73℃下干燥就得到处理乙炔黑粉；然后在每升含有1.20摩尔硫酸锰和0.50摩硫酸的溶液并加入4.0克处理乙炔黑粉就得到电解液，在阳极电流密度为2.0A/dm²、电解液温度为98℃进行电解，就在阳极即钛合金电极(阴极为石墨电极)上得到碳素-二氧化锰复合材料。

实施例3，首先用硫酸与硝酸的体积比为1∶2的混合酸和乙炔黑粉进行混合，其混合酸与乙炔黑粉的体积比为2∶1，在温度为75℃下反应2小时后，再待冷却至室温后，将产物过滤出来，并用水洗涤后，再在75℃下干燥就得到处理乙炔黑粉；然后在每升含有0.80摩尔硫酸锰和0.30摩硫酸的溶液并加入1.0克处理乙炔黑粉就得到电解液，在阳极电流密度为0.9A/dm²、电解液温度为90℃进行电解，就在阳极即喷砂钛电极(阴极为石墨电极)上得到碳素-二氧化锰复合材料。