[发明专利]一种电解二氧化锰及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种电解二氧化锰的制备方法，包括以下步骤：将锰矿与硫酸混合进行酸浸，然后与多氨基化合物混合进行络合反应，过滤得到粗硫酸锰溶液；采用多氨基化合物将所述粗硫酸锰溶液的pH值调至5～8，得到硫酸锰溶液；将所述硫酸锰溶液进行机械式蒸汽再压缩，得到浓缩液；将所述浓缩液与多氨基化合物混合，得到电解液；将所述电解液进行电解，得到电解二氧化锰。本发明在制备电解二氧化锰时，三次采用多氨基化合物，首先利用氨基的络合作用，实现矿物有机杂质的去除；其次作为pH调节剂，调整粗硫酸锰溶液的pH为5～8，实现金属杂质离子的去除；最后作为晶型诱导组装剂，实现电解二氧化锰晶型和和晶粒的控制，得到高纯度电解二氧化锰。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种电解二氧化锰及其制备方法和应用。

背景技术

二氧化锰(MnO₂)是锰系碱锰电池、三元镍钴锰酸锂材料、磷酸铁锰锂以及锰酸锂电池的关键材料。常见的二氧化锰可以分为天然二氧化锰(NMD)、电解二氧化锰(EMD)和化学二氧化锰(CMD)三大类。在过去几年中，电池工业中使用的主要是天然二氧化锰，但由于多年开采造成富矿日趋枯竭，天然的二氧化锰逐渐被电解二氧化锰所取代。电解二氧化锰具有化学纯度高、晶型好(γ型)、合理的固相表面特性以及良好的正极成型特性等优点，是目前高性能化学电池的主要原料。

目前，电解二氧化锰的制备方法主要是MnSO₄-H₂SO₄体系电解，例如专利CN110143615A中记载了一种电解二氧化锰的制备方法，包括以下步骤：(1)采用硫铁矿、锰矿和硫酸制备浓度为300～400g/L的粗硫酸锰溶液，用石灰调节pH为弱酸性或中性，经压滤、除杂、稀释后得到90～110g/L的硫酸锰精滤液；(2)对所述硫酸锰精滤液进行电解，得到电解二氧化锰。上述方法制备得到的电解二氧化锰中杂质含量较高，从而导致电解二氧化锰的纯度低。

因此，有必要对电解二氧化锰的制备方法进行改进以进一步提高电解二氧化锰的纯度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解二氧化锰及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法制备得到的电解二氧化锰的纯度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种电解二氧化锰的制备方法，包括以下步骤：

(1)将锰矿与硫酸混合进行酸浸，然后与多氨基化合物混合进行络合反应，过滤得到粗硫酸锰溶液；

(2)采用多氨基化合物将所述步骤(1)得到的粗硫酸锰溶液的pH值调至5～8，得到硫酸锰溶液；

(3)将所述步骤(2)得到的硫酸锰溶液进行机械式蒸汽再压缩，得到浓缩液；

(4)将所述步骤(3)得到的浓缩液与多氨基化合物混合，得到电解液；

(5)将所述步骤(4)得到的电解液进行电解，得到电解二氧化锰。

优选地，所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(4)中的多氨基化合物独立地包括二元胺和三元胺中的至少一种。

优选地，所述多氨基化合物包括乙二胺、丙二胺、丁二胺和丙三胺中的至少一种。

优选地，所述步骤(1)锰矿与硫酸混合进行酸浸，然后与多氨基化合物混合得到的混合溶液中多氨基化合物的质量浓度为5～10％。

优选地，所述步骤(4)电解液中多氨基化合物的质量浓度为4～8％。

优选地，所述步骤(5)中电解时，电解液的温度为100～105℃，阳极电流密度为80～85A/m²，槽电压为2～3V。

优选地，所述步骤(5)中电解的周期为10～15天。