锰电解沉积工艺及新型阳极研究

作     者：杨文翠 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭文杰

授予年度：2013年

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：电解锰 添加剂 电流效率 能耗 阳极板 

摘      要：在电解锰过程中加入添加剂,可以有效提高阴极电流效率,降低单位能耗,但是常用的Se02有剧毒性,对人体和环境危害很大。同时,阳极溶液中会有电化学活性较高的粉末状Mn02生成。虽然Mn02是重要的工业生产原料,在干电池、玻璃工业、钢铁和陶瓷行业等多方面有广泛的应用,它也是锂离子电池正极材料锰酸锂的主要原料。但是,在电解锰中产生的Mn02因为铅合金阳极表面的铅以Pb2+形式进入其中,影响其电化学活性,使得产物的价值没有体现。 本文在优化电解条件的基础上,根据国内外相关文献,遴选了痕量锌、亚硫酸、聚丙烯酰胺等物质作为新型添加剂。分别研究了单一添加剂以及复合添加剂对电解锰电流效率、单位能耗、金属锰形貌和纯度的影响。结果表明：痕量锌与亚硫酸复合添加剂效果最好,电流效率达到73.69%,单位能耗为6946kW-h/t,低于实际工业生产无硒高纯锰单位能耗。 为尽量避免电解锰过程中铅合金阳极中的铅渗入阳极产物Mn02中掺入,选择电解MnO2常用的钛板作为电解锰阳极。将其表面进行预处理和活化后制成Ti/SnO2/MnO2复合阳极,研究了该复合阳极对电解锰过程的影响。结果表明,与铅合金阳极相比,同等实验条件下,使用Ti/SnO2/MnO2复合阳极电解时的槽电压和能耗低、电流效率高。痕量锌与亚硫酸复合添加剂效果最好,电流效率达到82.93%,单位能耗为6500kW-h/t,均优于铅合金阳极作为阳极板电解。 以两种不同阳极电解的Mn02为锰源,采用固相法在750℃下焙烧24h合成尖晶石型锰酸锂,比较其电化学性能。结果表明,以Ti/SnO2/MnO2复合阳极电解的MnO2作为原材料合成的锰酸锂,其颗粒细小且形貌均匀,以钛基复合阳极电解的Mn02和Li2CO3合成的锰酸锂在0.1C倍率下的首次放电比容量首次放电容量可达110.4mAh/g,高于铅合金阳极电解Mn02合成锰酸锂的100.9mAh/g。在1.0C下经过50个循环,容量有94.9mAh/g,高于铅合金阳极电解的Mn02合成的锰酸锂的87.7mAh/g。图55幅,表11个,参考文献83个