电池级二氧化锰的生产和作用

二氧化锰是一种重要的工业原料，例如在玻璃行业中，二氧化锰是一种非常好的脱色剂，电子工业中可以用做制造锰锌铁磁性材料，炼钢中可以用作制造铁锰合金，防毒面具中可以用于吸收一氧化碳，化学工业中可以用作氧化剂，有机合成催化剂等。本文将介绍二氧化锰在电池产业中的应用。

电池二氧化锰的分类

电池中使用的二氧化锰主要有：天然MnO2（NMD）、化学MnO2（CMD）和电解MnO2（EMD）。天然MnO2分软锰矿和硬锰矿。软锰矿中主要是β- MnO2（MnO2质量分数为70%-75%），活性较差。硬锰矿中主要含有K+,Ba+,Pb+,Na+,NH4+等阳离子杂质，属于α- MnO2，因此一般天然二氧化锰只适用于糊式锌-锰电池。

化学二氧化锰主要分为活性MnO2（AMD）和化学活化MnO2。

活性二氧化锰制备技术分为两个阶段，即活化二氧化锰和活性二氧化锰。活化二氧化锰的生产工艺路线主要为：MnO2原矿——还原焙烧——歧化活化——过滤——水洗中和——干燥——活化二氧化锰。

电池二氧化锰的制备

活性二氧化锰的生产是在活化二氧化锰的基础上进行的，在歧化活化后，用氧化剂（例如氯酸钠等）进行化学氧化制得的，具体反应如下图所示：

经过再氧化处理的二氧化锰的MnO2含量>75%，振实密度>1.8g/cm3,相当于电解二氧化锰的一级标准，活化二氧化锰多为γ- MnO2。

电解二氧化锰是几种二氧化锰之中性能最好，应用最为广泛的种类。电解二氧化锰的原材料多为菱锰矿（MnCO3），也可以采用含Mn量较高的天然二氧化锰。电解二氧化锰生产，首先要将菱锰矿用硫酸溶解，制备MnSO4溶液。或者在1000℃下对天然二氧化锰进行煅烧，以使得其转变为可溶的MnO，再用硫酸进行溶解，以制备获得硫酸锰溶液。

制备的MnSO4溶液一般会将矿石中的杂质带入，为了不影响产品的性能，需要在电解之前对其进行除杂，使用的方法主要是硫化法， 除去溶液之中的金属杂质，然后采用中和水解法除去溶液中铁元素。

经过除杂的MnSO4溶液采用电解法在阳极制备获得MnO2。电解条件为：阳极采用耐腐蚀的钛板，阴极则采用价格较为低廉的石墨，阳极电流密度控制在50-100A/m2，电解液中MnSO4的浓度维持在110-140g/L，H2SO4的浓度控制在28-42g/L，电解温度控制85-95℃，槽电压为2-3V。

等待电解一段时间后，将阳极钛板从电解液中取出，使用振动法将阳极上的MnO2剥离，并进行研磨，使其粒径达到10-20μm。获得的电解二氧化锰基本上都是性能较好的γ- MnO2。