[发明专利]一种大孔径泡沫石墨复合电极制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池电极材料技术领域，具体涉及一种大孔径泡沫石墨复合电极制备方法。

背景技术

目前主要使用碳或石墨材料作为电池电极材料，如碳板、碳棒、石墨块等。但此类材料比表面积小，密度高，制作成电极材料一般有较大体积，不利于电池小型化设计。泡沫石墨由于其低密度、高电导率、高热导率特点，被广泛应用于多种领域，如高温电容材料、催化剂载体、过滤器、支架材料等[1]。鉴于泡沫石墨多孔，高比表面积，低电阻以及抗腐蚀性特点[2]，尤其是大孔径(＞2mm)泡沫石墨，开孔率高达98％，便于物质传递，降低物质扩散阻力[3]，可以作为理想电极材料应用在多种电池中，如铅酸蓄电池，微生物燃料电池，海底沉积物微生物燃料电池。目前已开发的多孔电极都具有很好的性能，如多孔类碳糊电极能快速准确检测大肠杆菌(E.coli O157:H7)[4]；多孔镍铁电极具有较高的催化活性[5]；多孔泡沫铜阳极不仅增大了表面积，而且显著缓解电极在充放电过程中体积变化[6]。泡沫碳、泡沫石墨材料具有较好的应用前景，如铅酸蓄电池极板，三维结构泡沫碳作骨架，可与活性物质呈立体接触，使得电流和电势在电池极板上分布更加均匀，从而减少电池表面电化学极化和极化电阻，有利于活性物质转化，提高活性物质利用率和比能量[7]。碳纤维与耐高温粘合剂制得各种厚度及各种形状的泡沫碳纤维复合材料，具有刚性好、隔热保温性能好、耐高温、耐烧蚀、耐气流冲刷、使用寿命长、更换容易、使用成本低等特点，主要用于热处理、粉末冶金、化工机械、金属陶瓷、模具、电子等行业[8]。碳泡沫结构绝缘板包括碳泡沫芯以及与碳泡沫芯结合层，其主要应用包括住宅和商业建筑、飞行器以及船舶的结构元件和阻燃元件[9]。

但是大孔径泡沫石墨多孔、易脆，导致导线和泡沫石墨连接困难，导线连接处密封不严，机械强度低的缺点，造成导线和大孔泡沫石墨连接处密封不牢，导线容易腐蚀，连接处易脱落，影响电极质量，降低电池性能，缩短电极使用寿命。为克服这些缺点，本发明设计了一种大孔径泡沫石墨复合电极制备方法。

参考文献

[1]陈文.碳泡沫及石墨泡沫在航空上的应用.航空维修与工程[J]，2005，3(23)：33-35.

[2]张宏波，罗瑞盈，刘涛等.碳泡沫的结构及其性能.炭素技术[J]，2005，24(1)：21-25.

[3]J.M.Friedrich，C.Ponce-de-Le-on，G.W.Reade.Reticulated vitreous carbon as an electrode material.Journal of Electroanalytical Chemistry[J].2004，15(6)：203-217

[4]许利剑，杜晶晶，邓燕等.多孔类碳糊电极的羧基化及其对Escherichia coli O157:H7的检测.分析化学研究报告[J].2010，9(38)：1261-1266.

[5]赵振宇，李培金，孟庆函等.多孔镍铁电极电解还原制备2，2′-二氯氢化偶氮苯.化工进展[J].2010，9(29)：1640-1646.

[6]胡思江，李庆余，黄世稳等.多孔泡沫铜支撑锡薄膜阳极材料的制备及性能.中国有色金属学报[J].2009，11(19)：2006-2010.

[7]刘凡，张志坚，陈晓奎等.一种铅酸蓄电池极板制作方法.2010-9-22.专利号：CN201010166314.0.

[8]尚东红.泡沫碳纤维复合材料.2008-11-18.专利号：200810228852.0.

[9]D·J·米勒，Y·格里芬，M·塞格尔.碳泡沫绝缘板.2006-12-7.专利：200680051268.1.

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的大孔径泡沫石墨与导线连接困难，导线连接处易腐蚀、脱落的缺点，发明了一种大孔径泡沫石墨复合电极制备方法。

为解决上述问题，本发明通过以下技术方案来实现：

第一步：复合材料制备

所述大孔径泡沫石墨和石墨板复合材料具体制备方法为：分别用600目，800目砂纸将石墨板打磨平整，泡沫石墨用600目砂纸打磨平整。将上述产物放入蒸馏水中，超声处理15min，然后在丙酮溶液中超声处理20min。将上述产物放在鼓风干燥箱中，60～80℃烘干。