以廢舊鋅錳干電池為錳源LiMn2O4的制備及其改性研究.pdf

1、廢舊鋅錳電池中金屬資源豐富，隨意丟棄不僅污染環(huán)境，還會浪費大量的資源，有必要對其回收處理。但目前回收處理廢舊鋅錳電池的工藝復雜、成本高、回收產(chǎn)品附加值不高。尖晶石型錳酸鋰具有成本低、無毒、環(huán)保、比容量高等優(yōu)點，被認為是最有希望來替代鈷酸鋰的正極材料。但是該材料本身也存在著一定的缺點，主要問題是錳酸鋰在充放電循環(huán)過程中容量衰減嚴重。本論文采用干濕法相結合的方法，將廢舊鋅錳電池中的錳以MnO2以及KMnO4的形式回收，作為錳源分別以熔鹽法以

2、及水熱法制備尖晶石型錳酸鋰，并嘗試通過修飾改性來改善其電化學性能。
　　在本論文中，首先將草酸與錳粉反應，得到Mn2+溶液，再用Na2S2O8將Mn2+氧化，最終回收得到了粒徑細小，分布均勻的γ-MnO2產(chǎn)物;將γ-MnO2煅燒處理后得到β-MnO2;KMnO4的回收制備是將錳粉與KClO3和KOH共熱制備中間產(chǎn)物錳酸鉀，再通過錳酸鉀在酸性溶液的歧化反應制得。
　　熔鹽法制備LiMn2O4是以回收鋅錳電池得到的γ-MnO2和

3、β-MnO2為錳源，以Li2CO3為鋰源，KCl為熔鹽在一定溫度下煅燒制得。通過檢測，在煅燒溫度為770℃，錳源為β-MnO2時，制備出的LiMn2O4性能較好，容量衰減較小;通過包覆改性后的LiMn2O4性能良好，特別是通過MgO包覆的LiMn2O4，在電流密度200uA cm-2下初始容量為104.2mAh g-1，150次充放電循環(huán)后的容量保持率達到95.8％，與未經(jīng)包覆處理的LiMn2O4相比，150次循環(huán)后的容量提升了7.4％

4、;在高電流密度400uA cm-2下，MgO包覆改性后的錳酸鋰電性能也有明顯的改善，初始容量為95.6mAhg-1，100次充放電循環(huán)后容量保持率可達99.5％，與未經(jīng)包覆處理的LiMn2O4相比，100次循環(huán)后的容量提升了19％。
　　水熱法制備錳酸鋰是以回收得到的高錳酸鉀為錳源，氫氧化鋰為鋰源在高壓反應釜中共熱得到。水熱法制備的LiMn2O4電性能較好，存在一定的容量衰減，通過摻雜鈷改性后性能提升明顯。在200uA cm-2下