一种纳米铋酸银掺杂的二氧化锰电极及其掺杂方法

摘要

本发明涉及一种纳米铋酸银掺杂的二氧化锰电极及其掺杂方法，通过控制pH值、分散剂、搅拌、超声和温度等条件，将硝酸铋和硝酸银的混合溶液分步和NaOH或者KOH溶液在分散剂作用下进行可控的化学沉淀过程，将新生成的纳米铋酸银颗粒均匀地掺杂到二氧化锰粉体表面及内部，再经离心干燥而成掺杂二氧化锰粉末。采用该掺杂二氧化锰粉末制作而成的碱锰二次电池具有良好的放电性能和80次以上的循环寿命。

主权项

一种纳米铋酸银掺杂二氧化锰电极的掺杂方法，其特征是在控制pH、分散剂、搅拌、超声和温度条件下，将硝酸铋和硝酸银的混合溶液分步和碱性NaOH或者KOH溶液在预先经过球磨的二氧化锰粉末表面及内部进行可控的化学沉淀和掺杂过程，再经离心干燥而成掺杂二氧化锰粉体，具体步骤如下所示：(1) 将二氧化锰粉末在球磨机中进行充分研磨直至颗粒尺寸达到5‑10微米；(2) 将研细后的二氧化锰粉末放置于反应釜中，随后把反应釜放置于带有超声波、pH检测和搅拌的恒温水浴槽中，利用第一台恒流泵向反应釜注入相当于反应釜体积5‑10%的稀硝酸铋和稀硝酸银的混合溶液，然后在30‑100℃温度下搅拌并超声分散3‑30min，从而使铋离子和银离子充分浸润或者进入二氧化锰颗粒的表面和内部，   该步骤中稀硝酸铋和稀硝酸银的混合溶液中稀硝酸铋的浓度控制为0.01‑0.05 mol/L，稀硝酸银的浓度控制为0.01‑0.05 mol/L；(3) 利用第二台恒流泵将溶解有微量硬脂酸锌分散剂的NaOH或者KOH溶液注入反应釜，逐步提高反应体系的pH值，从而使(2)步骤的铋离子和银离子生成铋酸银沉淀，    该步骤中NaOH或者KOH溶液的浓度控制为1.0‑8.0 mol/L，硬脂酸锌在上述溶液中的质量百分比浓度为0.01‑2%；(4) 利用第二台和第三台恒流泵将溶解有微量硬脂酸锌分散剂的NaOH或者KOH溶液与硝酸铋和硝酸银的混合溶液按照化学计量比同时注入反应釜中，控制反应过程pH值在10.0‑14.5之间并保持恒定，使其发生可控的化学沉淀过程，   该步骤中NaOH或者KOH溶液的浓度控制为1.0‑8.0 mol/L，硬脂酸锌在上述溶液中的质量百分比浓度为0.01‑2%，硝酸铋和硝酸银的混合溶液中硝酸铋的浓度为0.2‑2.0 mol/L，硝酸银的浓度控制为0.2‑2.0 mol/L； (5) 当(3)和(4)步骤铋酸银的累计生成量达到步骤(2)中放置于反应釜中的二氧化锰粉末质量的0.2‑15%时，停止向反应釜中注入NaOH或者KOH溶液与硝酸铋和硝酸银的混合溶液；(6) 保持超声、搅拌和恒温条件，使产物陈化1‑3小时后，经离心分离后过滤出产物，用去离子水清洗干净后，在60℃下真空干燥1‑6小时，即得掺杂二氧化锰粉体；(7) 将掺杂二氧化锰、膨胀石墨和PTFE乳液混合均匀后按常规的电极制作工艺制成掺杂二氧化锰电极。