一种电解二氧化锰用阳极板的制备方法

摘要

本发明属于电解用的阳极板制备技术领域，公开了一种电解二氧化锰用阳极板的制备方法，其包括以下步骤：1)在钛板表面涂覆金属粉；2)经烧结后钛板形成中间钛、表面形成合金涂层的复合阳极条；3)将步骤2)所得复合阳极条进行整形；4)将步骤3)所得多个复合阳极条再加工得到阳极板。还可以对制备的阳极板进行矫正整形。为此通过给铸铝横担的四点施加外力，使整个电极板产生一个预张力，进行阳极板矫正整形，整形完成后整个阳极板平面扭曲度控制在±3mm。

权利要求

1.一种电解二氧化锰用阳极板的制备的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在钛板表面涂覆金属粉；

2)经烧结后钛板形成中间钛、表面形成合金涂层的复合阳极条；

3)将步骤2)所得复合阳极条进行整形；所述整形包括以下步骤：将所述复合阳极条的一端插入槽形夹具中，在另一端施加扭矩，使所述复合阳极条发生变形，使整体扭曲变形程度减小至±3mm以内；

4)将步骤3)所得多个复合阳极条再加工得到阳极板；之后还包括步骤5)对所得阳极板进行矫正整形；具体步骤如下：首先将阳极板进行检测，根据偏移量确定其后续的变形量，再将阳极板放置在整形平台上，给铸铝横担的四点施加外力，使整个电极板产生一个预张力，从而对阳极板进行矫正整形，使各个阳极条都产生一个形变，经检测变形量在±3mm以内，则完成整形；如果变形量大于±3mm，则重复上述操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述钛板表面涂覆金属粉的步骤如下：所述金属粉组分为钛和锰的混合物，各组分重量百分比如下：钛：30％～70％，锰：

30％～70％；将所述金属粉与聚乙烯醇胶水混合形成浆料，通过喷枪喷射附着在钛板表面。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述烧结包括以下步骤：将步骤

1)所得钛板在氩气保护下经过提拉，通过恒温加热炉加热，加热后提拉至冷井冷却，然后使其通过恒温加热炉完成烧结，形成中间为钛，表面为合金金属涂层的复合阳极条。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中所述再加工包括：铆接拼装、焊接组装和铸铝横担；所述铆接拼装的具体步骤如下：将多支复合阳极条在模板平台上固定进行铆接，将铜母排与各复合阳极条铆接在一起。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述焊接组装的具体步骤如下：将复合阳极条的下端与纯钛筋板垂直焊接，焊接时背面用氩气保护，正面用氩弧焊焊接，焊接采用正反两面断续焊接。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，复合阳极条与钛筋板焊接的一端预留5～

15mm不涂覆涂层。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述铸铝横担的具体步骤如下：将经过铆接拼装、焊接组装的多支复合阳极条形成的阳极板雏形放置在铸铝横担模具中，倒入600～

650℃6063铝合金溶液，冷却到200℃出模，出模后，再冷却至常温，得到铸铝横担。

说明书

一种电解二氧化锰用阳极板的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于电解用的阳极板制备技术领域，特别涉及一种电解二氧化锰用阳极板的制备方法以及对于阳极板矫正整形的方法。

背景技术

[0002] 随着对新能源的不断需求，国内外电池工业得到高速的发展，生产高性能无汞碱性锌锰电池是电池工业发展重点。而二氧化锰作为电池的阳极材料直接影响着电池工业的发展。制备二氧化锰的工艺可分为天然二氧化锰(NMD)、电解二氧化锰(EMD)和化学二氧化锰(CMD)。在早些时候制备二氧化锰常使用天然二氧化锰，但是随着资源的日益枯竭，在制备过程中难度较大且晶型不好，因此电解二氧化锰(EMD)和化学二氧化锰(CMD)成为当今制取二氧化锰的主流，但是在大型电解法生产和制备二氧化锰的过程中，选择电解阳极材料成为重点。

[0003] 阳极材料经历了石墨、铅银合金、纯钛、钛锰铬铁四元合金和钛锰合金涂层阳极的发展历程，目前石墨和铅银合金已完全被淘汰。

[0004] 纯钛阳极在稍高的电流密度或稍低的电解温度下使用极易发生钝化，导致槽电压升高，电耗增大。

[0005] 钛锰铬铁四元合金做的阳极板，其焊接性能很差，不能满足目前大规模生产的需求。

[0006] 钛锰合金涂层阳极(中国实用新型专利87216402)从1990年开始规模应用于工业生产，抗钝化性能优越，使用寿命长。由于多个复合阳极条经过焊接组装、铸铝横担加工得到阳极板，阳极条在生产过程中形状扭曲，虽经过整形，但最后阳极板仍不在一个平面内，在电解使用过程中因受热和卸料的敲击受力不均再次造成阳极板发生较大的扭曲，严重影响电解工艺。

发明内容

[0007] 本发明针对钛锰合金涂层阳极板生产制备中的不足，提出一种电解二氧化锰用阳极板的制备与矫正整形的方法，其包括如下步骤：

[0008] 在钛板的表面涂覆一层金属混合粉，表面涂覆了金属混合粉的钛板经过高温氩气保护提拉烧结后形成中间钛、表面为金属合金涂层的复合阳极条，阳极条整形后，多个复合阳极条再经过铆接拼装、焊接组装、铸铝横担加工得到阳极板，再经过采用铸铝横担四点外力施加来完成矫正整形工作形成电解二氧化锰用阳极板。

[0009] 钛板表面金属混合粉涂覆的具体步骤如下：所述金属混合粉组分为钛和锰，各组分重量百分比如下：钛：30％～70％，锰：30％～70％。金属混合粉与聚乙烯醇胶水混合形成浆料，浆料置于喷枪储料罐中，通过高压气体施压，从枪嘴中喷射而出，最后均匀的附着在钛条表面。

[0010] 高温氩气保护提拉烧结的具体步骤如下：表面涂了金属混合粉浆料的钛板，经过自然晾干后放置在常温真空储料罐中，抽真空至10-3Pa后充氩气保护，然后经过提拉，使表面涂了金属混合粉的钛板经过位于真空储料罐正上方的恒温加热炉进行加热，加热后迅速提拉至恒温加热炉正上方的冷井，冷却后迅速向下使其通过恒温加热炉放置回储料罐，从而完成真空烧结，形成中间为钛，表面为金属合金涂层的复合阳极条。

[0011] 阳极条整形的具体步骤如下：烧结后的阳极条，会产生不同程度的扭曲，将阳极条的一端插入一个1cm宽的固定槽形夹具中，另一端通过施加大小不同的扭矩，使阳极条再次发生变形，通过整形将阳极条整体的扭曲变形程度减小至±3mm以内。

[0012] 铆接拼装的具体步骤如下：将多支复合阳极条根据图纸要求放置在专用的模具平台上，各复合阳极条摆放到位后，用夹板固定所有阳极条，再经过铆钉，将铜母排与各复合阳极条铆接在一起。

[0013] 所述焊接组装的具体步骤如下：整形后的复合阳极条的下端与纯钛筋板垂直焊接，焊接时背面用氩气保护罩充氩保护，正面用氩弧焊焊接，焊接采用正反两面断续焊接。为了保证焊接质量，控制焊接区域的金属组分，复合阳极条与钛筋板焊接的一端预留5～
15mm不涂覆涂层。

[0014] 所述铸铝横担加工的具体步骤如下：将经过铆接拼装、焊接组装的多支复合阳极条形成的阳极板雏形，导电母排在下方，竖直放置在铸铝横担模具中，将模具组装到位，倒入600～650℃6063铝合金溶液，自然冷却到200℃出模后，再自然冷却至常温，去除多余的毛刺，修整铸铝横担。

[0015] 所述阳极板矫正整形具体步骤如下：首先将阳极板铸铝横担竖直悬挂在检测架上，根据检测标尺对应的偏移量确定其后续铸铝横担的变形量，再将阳极板放置在整形平台上，施加与之前变形量相符的外力，使铸铝横担达到预计的变形量，最后将阳极板再次悬挂在检测架上，检测其变形量，如果变形量在±3mm以内，则完成整形；如果变形量大于±3mm，则需要重复上面的步骤继续矫正整形，直至变形量在±3mm以内。

[0016] 本发明的有益效果：本发明方法通过矫正整形时给铸铝横担的四点施加外力，使整个电极板产生一个预张力，从而对阳极板进行矫正整形，使各个阳极条都产生一个形变，最终使整个阳极板平面扭曲度在±3mm之内。本方法制备的电解二氧化锰阳极板，具有极强的抗腐蚀性，槽压较纯钛做阳极低0.5～1伏以上，在电解生产二氧化锰过程中每个电解周期完成后无需去钝化处理，可以重复使用。通过给铸铝横担的四点施加外力方法整形矫正的阳极板，缩短了制板周期，整体强度高，几何形状稳定，电解电流分配均匀，便于装卸和剥离产品，提高了每个电解周期的二氧化锰的产量和阳极板的使用寿命，此整形方法可多次使用，长期维持阳极板的平面度。因此此发明是理想的一种电解二氧化锰用阳极板的制备与整形的方法。

附图说明

[0017] 图1是本发明钛锰合金阳极板的结构示意图。

[0018] 图2是本发明钛锰合金阳极板采用铸铝横担四点施加外力方法整形矫正示意图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

[0020] 实施例1

[0021] 金属混合粉组分为钛和锰，各组分重量百分比如下：钛：50％，锰：50％，金属粉与聚乙烯醇胶水混合形成浆料，浆料置于喷枪储料罐中，通过高压气体施压，从枪嘴中喷射而出，最后均匀的附着在钛条表面。

[0022] 表面涂了金属混合粉浆料的钛板，经过自然晾干后放置在常温真空储料罐中，抽真空至10-3Pa后充氩气保护，然后经过提拉，使表面涂了金属粉的钛板经过位于真空储料罐正上方的恒温加热炉(炉温1300℃)进行加热，提拉速度10cm/min，加热后迅速提拉至恒温加热炉正上方的冷井，冷却5min后迅速向下使其通过恒温加热炉放置回储料罐，从而完成真空烧结，形成中间为钛，表面为金属合金涂层的复合阳极条。

[0023] 烧结后的阳极条，会产生不同程度的扭曲，将阳极条的一端插入一个1cm宽的固定槽形夹具中，另一端通过施加大小不同的扭矩，使阳极条再次发生变形，通过整形将阳极条整体的扭曲变形程度减小至±3mm以内。

[0024] 将多支复合阳极条根据图纸要求放置在专用的模具平台上，各复合阳极条摆放到位后，用夹板固定所有阳极条，再经过铆钉，将铜母排与各复合阳极条铆接在一起。

[0025] 复合金属条的下端与纯钛筋板垂直焊接，焊接时背面用氩气保护罩充氩保护，正面用氩弧焊焊接，焊接采用正反两面断续焊接。为了保证焊接质量，控制焊接区域的金属组分，复合阳极条与钛筋板焊接的一端预留5～15mm不涂覆涂层。

[0026] 将经过铆接拼装、焊接组装的多支复合阳极条形成的阳极板雏形，导电母排在下方，竖直放置在铸铝横担模具中，将模具组装到位，倒入600～650℃6063铝合金溶液，自然冷却到200℃出模后，再自然冷却至常温，去除多余的毛刺，修整铸铝横担。

[0027] 将阳极板铸铝横担竖直悬挂在检测架上，根据检测标尺对应的偏移量确定其变形量，变形量在±25mm以内。通过弯曲单支阳极条来修整阳极板的变形量，最佳变形量可以调整在±10mm以内。

[0028] 此钛锰合金阳极板在正常工业电解条件下使用，电流密度60A/m2，槽电压稳定在1.8～2.2V之间，电解二氧化锰产品达到无汞碱锰电池级水平，可供厂家使用。使用10个周期(每周期10天)后，阳极板变形量增加至±35mm，达不到电解工艺要求，需要弯曲单支阳极条来修整阳极板的变形量，最佳变形量可以调整在±10mm以内。

[0029] 再次修整后的钛锰合金阳极板在正常工业电解条件下使用，电流密度60A/m2，槽电压稳定在1.8～2.2V之间，电解二氧化锰产品达到无汞碱锰电池级水平，可供厂家使用。使用10个周期(每周期10天)后，阳极板变形量增加至±35mm，达不到电解工艺要求，需要再次修整阳极板的变形量。

[0030] 再次修整后的钛锰合金阳极板在正常工业电解条件下使用，电流密度60A/m2，槽电压稳定在1.8～2.2V之间，电解二氧化锰产品达到无汞碱锰电池级水平，可供厂家使用。使用9个周期(每周期10天)后，阳极板变形量增加至±35mm，达不到电解工艺要求，需要再次修整阳极板的变形量。

[0031] 实施例2

[0032] 其它工艺条件同实施例1，将阳极板铸铝横担竖直悬挂在检测架上，根据检测标尺对应的偏移量确定其变形量，变形量在±25mm以内。

[0033] 将阳极板放置在整形平台上，施加与之前变形量相符的外力，受力参照附图2。图中：F1、F2是施加在铸铝横担两端的调整外力；F3、F4是整形平台作用给铸铝横担的外力。采用铸铝横担四点施加外力的方法使其达到预计的变形量，最后将阳极板再次悬挂在检测架上，检测其变形量，如果变形量在±3mm以内，则完成矫正整形；如果变形量大于±3mm，则需要重复上面的步骤继续矫正整形，直至变形量在±3mm以内。

[0034] 此钛锰合金阳极板在正常工业电解条件下使用，电流密度60A/m2，槽电压稳定在1.8～2.2V之间，电解二氧化锰产品达到无汞碱锰电池级水平，可供厂家使用。使用40个周期(每周期10天)后，阳极板变形量增加至±35mm，达不到电解工艺要求，需要再次修整阳极板的变形量。

[0035] 再次采用铸铝横担四点施加外力的方法矫正修整后的钛锰合金阳极板在正常工业电解条件下使用，电流密度60A/m2，槽电压稳定在1.8～2.2V之间，电解二氧化锰产品达到无汞碱锰电池级水平，可供厂家使用。使用40个周期(每周期10天)后，阳极板变形量增加至±35mm，达不到电解工艺要求，需要再次修整阳极板的变形量。

[0036] 再次采用铸铝横担四点施加外力的方法矫正修整后的钛锰合金阳极板在正常工业电解条件下使用，电流密度60A/m2，槽电压稳定在1.8～2.2V之间，电解二氧化锰产品达到无汞碱锰电池级水平，可供厂家使用。使用39个周期(每周期10天)后，阳极板变形量增加至±35mm，达不到电解工艺要求，需要再次修整阳极板的变形量。

[0037] 上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。