專利名稱：碳素電解二氧化錳制備方法
技術領域：
本發明涉及利用電解法制備碳素電解二氧化錳復合材料的方法，是一種碳素電解二氧化錳制備方法，并用上述方法制備的碳素電解二氧化錳用于電池中能夠提高放電容量。
通常生產的電解二氧化錳為ν型，其硬度大，工業上用球磨機磨碎的過程中，較多引入鐵雜質，從而影響電池貯存性能。為克服這些缺點，在電解液中懸浮碳素后制備的電解二氧化錳可以改善放電容量，如日本專利特開昭61-47911公開了一種碳素電解二氧化錳復合材料制備方法，這種方法首先是用發煙硫酸處理乙炔黑使之成為親水性物質均勻分散在電解液中。但是用上述方法處理碳素時，存在污染性大，操作不便等缺點。
本發明的目的在于提出了一種比現有技術更為優良的用混合酸處理碳素粉后進行的碳素電解二氧化錳制備方法。
用上述方法制備的碳素電解二氧化錳用于電池中能夠提高放電容量。
本發明的目的是通過以下措施實現的首先用混合酸處理碳素粉，然后將處理后的碳素粉放入二氧化錳電解液中進行電解，就在陽極上得到碳素電解二氧化錳。
其中，用混合酸處理碳素粉的過程為首先在70℃至90℃下用混合酸處理碳素粉1至2小時，然后待冷卻至室溫后，將產物過濾出來，并用水洗滌后，再在70℃至90℃下干燥后就得到反應物，混合酸與碳素粉的體積配比為2∶1至3∶1二氧化錳電解液為每升含有0.50摩爾至1.20摩爾硫酸錳和0.20摩爾至0.50摩爾硫酸的溶液并加入0.5克至4.0克用混合酸處理過的碳素粉;混合酸為硫酸與硝酸的混合酸，其硫酸與硝酸的體積配比為1∶4至20∶1碳素粉為乙炔黑粉或石墨粉;陽極電流密度為0.7至2.0A/dm2;電解液溫度為88℃至98℃;陽極采用鈦電極或鈦合金電極或噴砂鈦電極;陰極采用石墨電極;該碳素電解二氧化錳用于電池中能夠提高其放電容量。
下面結合實施例對本發明作進一步詳細論述首先用硫酸與硝酸的混合酸處理碳素粉，然后將處理后的碳素粉放入二氧化錳電解液中進行電解，就在陽極上得到碳素電解二氧化錳;
其中，二氧化錳電解液為硫酸錳和硫酸的溶液并加入了用混合酸處理過的碳素粉;若硫酸錳濃度太低時，產量較少，而硫酸錳濃度太高時，電導率過低，能耗較高;若硫酸濃度太高時(如2摩爾/升)，二氧化錳含量顯著降低;若硫酸濃度太低時，產品的二氧化錳的晶型雖以γ型為主，但含有少量的α和β型;當酸度高達2摩爾/升時，則有大量的α型存在;通過對溫度、濃度、電流密度的控制以有利于制成所需的碳素電解二氧化錳為佳以下為具體的實施例實施例1，首先用硫酸與硝酸的體積比為1∶4的混合酸和乙炔黑粉進行混合，其混合酸與乙炔黑粉的體積比為2∶1，在溫度為70℃下反應2小時后，再待冷卻至室溫后，將產物過濾出來，并用水洗滌后，再在70℃下干燥就得到處理乙炔黑粉;然后在每升含有0.50摩爾硫酸錳和0.20摩硫酸的溶液并加入0.5克處理乙炔黑粉就得到二氧化錳電解液，在陽極電流密度為0.7A/dm2、電解液溫度為88℃進行電解，就在陽極即鈦電極(陰極為石墨電極)上得到碳素電解二氧化錳。
實施例2，首先用硫酸與硝酸的體積比為20∶1的混合酸和乙炔黑粉進行混合，其混合酸與乙炔黑粉的體積比為3∶1，在溫度為90℃下反應1小時后，再待冷卻至室溫后，將產物過濾出來，并用水洗滌后，再在73℃下干燥就得到處理乙炔黑粉;然后在每升含有1.20摩爾硫酸錳和0.50摩硫酸的溶液并加入4.0克處理乙炔黑粉就得到二氧化錳電解液，在陽極電流密度為2.0A/dm2、電解液溫度為98℃進行電解，就在陽極即鈦合金電極(陰極為石墨電極)上得到碳素電解二氧化錳。
實施例3，首先用硫酸與硝酸的體積比為1∶2的混合酸和乙炔黑粉進行混合，其混合酸與乙炔黑粉的體積比為2∶1，在溫度為75℃下反應2小時后，再待冷卻至室溫后，將產物過濾出來，并用水洗滌后，再在75℃下干燥就得到處理乙炔黑粉;然后在每升含有0.80摩爾硫酸錳和0.30摩硫酸的溶液并加入1.0克處理乙炔黑粉就得到二氧化錳電解液，在陽極電流密度為0.9A/dm2、電解液溫度為90℃進行電解，就在陽極即噴砂鈦電極(陰極為石墨電極)上得到碳素電解二氧化錳。
實施例4，首先用硫酸與硝酸的體積比為4∶1的混合酸和乙炔黑粉進行混合，其混合酸與乙炔黑粉的體積比為3∶1，在溫度為80℃下反應2小時后，再待冷卻至室溫后，將產物過濾出來，并用水洗滌后，再在78℃下干燥就得到處理乙炔黑粉;然后在每升含有1.00摩爾硫酸錳和0.40摩硫酸的溶液并加入1.5克處理乙炔黑粉就得到二氧化錳電解液，在陽極電流密度為1.2A/dm2、電解液溫度為92℃進行電解，就在陽極即鈦電極(陰極為石墨電極)上得到碳素電解二氧化錳。
實施例5，首先用硫酸與硝酸的體積比為18∶1的混合酸和石墨粉進行混合，其混合酸與石墨粉的體積比為2∶1，在溫度為85℃下反應1小時后，再待冷卻至室溫后，將產物過濾出來，并用水洗滌后，再在82℃下干燥就得到處理石墨粉;然后在每升含有1.20摩爾硫酸錳和0.20摩硫酸的溶液并加入2.0克處理石墨粉就得到二氧化錳電解液，在陽極電流密度為1.4A/dm2、電解液溫度為94℃進行電解，就在陽極即鈦電極(陰極為石墨電極)上得到碳素電解二氧化錳。
實施例6，首先用硫酸與硝酸的體積比為12∶1的混合酸和乙炔黑粉進行混合，其混合酸與乙炔黑粉的體積比為3∶1，在溫度為90℃下反應1小時后，再待冷卻至室溫后，將產物過濾出來，并用水洗滌后，再在86℃下干燥就得到處理乙炔黑粉;然后在每升含有1.10摩爾硫酸錳和0.25摩硫酸的溶液并加入2.5克處理乙炔黑粉就得到二氧化錳電解液，在陽極電流密度為1.6A/dm2、電解液溫度為96℃進行電解，就在陽極即鈦合金電極(陰極為石墨電極)上得到碳素電解二氧化錳。
實施例7，首先用硫酸與硝酸的體積比為20∶1的混合酸和石墨粉進行混合，其混合酸與石墨粉的體積比為2∶1，在溫度為70℃下反應2小時后，再待冷卻至室溫后，將產物過濾出來，并用水洗滌后，再在88℃下干燥就得到處理石墨粉;然后在每升含有0.90摩爾硫酸錳和0.35摩硫酸的溶液并加入3.0克處理石墨粉就得到二氧化錳電解液，在陽極電流密度為1.8A/dm2、電解液溫度為98℃進行電解，就在陽極即噴砂鈦合金電極(陰極為石墨電極)上得到碳素電解二氧化錳。
實施例8，首先用硫酸與硝酸的體積比為8∶1的混合酸和乙炔黑粉進行混合，其混合酸與乙炔黑粉的體積比為3∶1，在溫度為72℃下反應2小時后，再待冷卻至室溫后，將產物過濾出來，并用水洗滌后，再在90℃下干燥就得到處理乙炔黑粉;然后在每升含有0.70摩爾硫酸錳和0.45摩硫酸的溶液并加入3.5克處理乙炔黑粉就得到二氧化錳電解液，在陽極電流密度為2.0A/dm2、電解液溫度為95℃進行電解，就在陽極即鈦電極(陰極為石墨電極)上得到碳素電解二氧化錳。
采用本發明制備的碳素電解二氧化錳與一般的電解二氧化錳相比較;其導電率高，硬度降低而有利于加工，用于電池中能夠明顯改善放電容量。
以下為用國際樣品1號(即I.C.NO.1)的實施例1至8制成的電池在+0.3伏至-0.4伏區間和在+0.3伏至-1.0伏區間恒流放電結果
權利要求
1.一種碳素電解二氧化錳制備方法，其特征在于首先用混合酸處理碳素粉，然后將處理后的碳素粉放入二氧化錳電解液中進行電解，就在陽極上得到碳素電解二氧化錳。
2.根據權利要求1所述的碳素電解二氧化錳制備方法，其特征在于用混合酸處理碳素粉的過程為首先在70℃至90℃下用混合酸處理碳素粉1至2小時，然后待冷卻至室溫后，將產物過濾出來，并用水洗滌后，再在70℃至90℃下干燥后就得到反應物;混合酸與碳素粉的體積配比為2∶1至3∶1。
3.根據權利要求1所述的碳素電解二氧化錳制備方法，其特征在于二氧化錳電解液為每升含有0.50摩爾至1.20摩爾硫酸錳和0.20摩爾至0.50摩爾硫酸的溶液并加入0.5克至4.0克用混合酸處理過的碳素粉。
4.根據權利要求1或2或3所述的碳素電解二氧化錳制備方法，其特征在于混合酸為硫酸與硝酸的混合酸，其硫酸與硝酸的體積配比為1∶4至20∶1。
5.根據權利要求1或2或3所述的碳素電解二氧化錳制備方法，其特征在于碳素粉為乙炔黑粉或石墨粉。
6.根據權利要求1所述的碳素電解二氧化錳制備方法，其特征在于陽極電流密度為0.7至2.0A/dm2
7.根據權利要求1所述的碳素電解二氧化錳制備方法，其特征在于電解液溫度為88℃至98℃。
8.根據權利要求1所述的碳素電解二氧化錳制備方法，其特征在于陽極采用鈦電極或鈦合金電極或噴砂鈦電極。
9.根據權利要求1所述的碳素電解二氧化錳制備方法，其特征在于陰極采用石墨電極。
10.根據權利要求1所述制備方法生產的碳素電解二氧化錳，其特征在于碳素電解二氧化錳用于電池中能夠提高放電容量。
全文摘要
本發明涉及利用電解法制備碳素電解二氧化錳復合材料的方法，是一種碳素電解二氧化錳制備方法，并通過以下措施實現的首先用混合酸處理碳素粉，然后將處理后的碳素粉放入二氧化錳電解液中進行電解，就在陽極上得到碳素電解二氧化錳。采用本發明制備的碳素電解二氧化錳與一般的電解二氧化錳相比較其導電率高，硬度降低而有利于加工，用于電池中能夠明顯改善放電容量。
文檔編號H01M4/50GK1101385SQ94116718
公開日1995年4月12日 申請日期1994年10月1日 優先權日1994年10月1日
發明者夏熙, 何春, 沈昌詧 申請人:新疆大學