[科普中国]-锰酸

锰酸，英文名称：manganic acid，分子式是H2MnO4，是一种化学物质，用于合成高锰酸盐，由于MnO42-仅能存在于强碱溶液中，在酸性溶液中迅速发生歧化，分解为高锰酸和二氧化锰，故一般条件下不存在。常用其盐。

基本信息英文表达：manganic acid

分子式：H2MnO4

性质：无机酸，MnO42-（锰酸根）呈现深绿色，仅能存在于碱性和中性溶液中，在酸性溶液中迅速发生歧化，分解为高锰酸和二氧化锰，故一般条件下不存在。常用其盐用作强氧化剂。

酸性条件下歧化：4H++3MnO42-=2MnO4-+MnO2↓+2H2O

锰酸盐的制取（以高锰酸钾为例）

实验室制取：2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑（在加热的条件下）

4KMnO4+4KOH=4K2MnO4+2H2O+O2↑（高锰酸钾在强碱性条件下分解）

工业制取：6KOH（熔融）+KClO3+3MnO2=3K2MnO4+KCl+3H2O↑（高温条件下）

锰酸盐用途：

1.合成高锰酸盐：3K2MnO4+2H2O=通电=2KMnO4+MnO2+4KOH

2.用作其他用途：如用于油脂、纤维、皮革的漂白，以及消毒、照相材料和氧化剂等。

锰酸盐应用锰酸盐的应用以锰酸锂为例进行详细说明

锰酸锂简介锰酸锂化合物LiMn2O4的理论容量为148mAh/g，实际容量在120~130mAh/g之间。锂离子在这种尖晶石结构中的扩散系数要比在层状化合物中的扩散系数小2~3个数量级，因此使得电池的充放电电流受到限制，影响其倍率特性。但其突出优点是稳定性好、无污染、工作电压高、成本低廉，是一种被看好的正极材料，近几年其得到了大量的研究。1

合成方法（1）高温固相反应合成法：将锂的氢氧化物( 或碳酸盐、硝酸盐)和锰的氧化物(或碳酸盐、氢氧化物)混合，在400~600℃或700~900℃下煅烧数小时，即可得到锰酸锂。高温固相反应合成具有操作简便，易于工业化的优点。用这种方法制备的产物存在以下缺点：①能源耗费巨大，生产效率低；②锂盐大量挥发， 通常在反应过程中需要添加过量的锂盐来补充，而这又造成配方控制的困难；③物相不均匀，晶粒无规则形状，晶界尺寸较大，粒度分布范围宽。如果在煅烧的预备工程中，让原料充分研磨，并在烧结结束后的降温过程中严格控制淬火速度， 可以提高产物的性能。

（2）熔融浸渍法：先将LiOH和MnO，混合均匀后，加热至锂盐的熔点，让锂盐充分渗人到MnO2微孔中，然后在600~750℃加热一段时间，制得的产物有比较好的电化学性能。熔融液虽可增加反应物分子间的接触，但仍然无法保证反应物在分子水平上的充分接触，反应过程也会产生副产物。

除了上述方法外，锰酸锂的合成还有共沉淀法、溶胶——凝胶法、快速燃烧反应法、乳胶干燥法、微波合成法以及薄膜合成法1

应用目前锂离子电池正朝着两个方向发展，一是在小功率场合的应用，如便携式电器(如手机、笔记本电脑等)，对于该类电池而言，提高电池的能量密度是关键；二是在大功率场合的应用，比如混合动力车、燃料电池车的配套电源、无绳电动工具电源等，对于该类电池而言，提高电池的功率密度是关键问题。在现阶段，发展高功率型锂离子电池的动力主要来源于电动汽车的强烈需求。2

锰酸锂电池充电充电是电池使用过程中的重要工序，充电方法是否合理直接影响着锰酸锂电池的工作效率、使用寿命、安全性能等。对锰酸锂电池充电，采用恒流恒压充电的标准充电方法，如图所示。

（1）预充电：用1/10C电流对电池进行预充电5~10分钟，以完成电池的预热，同时检查电池和充电机的参数是否正常，若存在异常应立即停止充电。
（2）恒流充电：用1/3C电流对电池进行恒流充电，当单体电池最高电压达到4.20伏时停止恒流充电，开始恒压充电。

（3）恒压充电：在保证单体电池电压不超过4.2伏的前提下，进行恒压充电，同时逐渐减小充电电流以维持充电电压恒定。当电流小于1/30C时，充电停止。

恒压充电的总电压=电池串联数量x4.2V通常为恒流充电末期电池的充电总电压。

注意：充电结束后及时切断电池与充电机之间的连接，以避免产生过充电。3

放电电池使用时选择合适的放电方法能充分发挥电池组的容量、延长电池的寿命。一般来说，电池放电电流越大，能够放出的电量越小，电池的使用寿命越短；电池放电深度(DOD) 越深，电池的寿命也越短。锰酸锂电池放电要求如下：

（1）电流要求：最佳持续放电电流不超过1/3C；最大持续放电电流不超过1/2C，持续放电时间不超过2分钟；最大瞬间放电电流不超过1C，持续放电时间