[发明专利]一种纳米多孔铝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多孔金属材料制备领域，尤其涉及的是一种纳米多孔铝及其制备方法。

背景技术

多孔金属材料是在20世纪80年代后期迅速发展起来的，具有非常优异的物理特性和良好的力学性能，因此在高端技术领域获得了广泛的应用，尤其是多孔铝，由于其独特的结构而具有许多优异的物理性能，首先，作为结构材料，多孔铝材料具有轻质、高比强度的特点；其次，作为功能材料，多孔铝具有能量吸收性好、换热散热能力高、吸声性好、渗透性好和电磁波吸收性好等多种物理性能。因此，在环保、能源和航空航天等高端技术领域，多孔铝获得了广泛的应用，也因而受到学术界和工业界的普遍关注。

现有的制备多孔金属的方法主要有熔体发泡法、铸造法、粉末冶金法和物理或化学沉积等。发泡法虽然工艺简单、成本较低，但是发泡过程不易控制；铸造法得到的产品孔隙分布均匀、孔隙率高，但该法的生产成本高、力学性能低；粉末冶金法可以对孔隙率在较宽范围内进行调整，而且可以得到均匀的孔隙率，然而这种方法的工艺太过复杂；物理或化学沉积法虽然也能得到连贯性好且分布均匀、孔隙率大的产品，但生产成本却太高。

对于多孔铝材料，高孔隙率、大小均匀而且可控的孔径一直是技术的壁垒和研究的关键，随着科技的进步及生产工艺研究的发展，多孔金属铝材料面临着向多样化、大型化及孔隙细微化等方向发展的趋势，如何寻求一种新的制备方法，其工艺简单、操作容易、成本低廉，可以获得孔隙率高、孔径细微化且大小均匀可控、稳定性高的制备工艺则是科学工作者一直努力的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术在制备多孔铝中存在的问题，提供了一种纳米多孔铝及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种纳米多孔铝的制备方法，其步骤如下：

（1）阳极采用金属锂，阴极采用铝箔，电解液采用锂离子电池用电解液，电解池采用密闭体系；

（2）以恒定电流给电解池通电，通过检测设备，检测到当充电电压平台上升后，停止通电；

（3）改变外电路，将电解池改为原电池，在恒定电流下放电，通过检测设备，检测到当放电电压下滑后，停止放电；

（4）收集电解池底部生成的产品，清洗烘干，得到纳米多孔铝。

所述的铝箔的厚度为1～100μm。

所述锂离子电池用电解液为无机锂盐或有机锂盐和EC、DMC、EMC、DEC、PC中的一种或多种的任意组合；其中无机锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄或LiAsF₆，有机锂盐为LiBOB、LiODFB、LiTFSI、LiBETI、LiFSI或LiFNFSI。

所述的制备方法制得的纳米多孔铝。

所述纳米多孔铝的外形为粉末状，粉体粒径为0.2-10μm，多孔铝的单个的金属铝粉体颗粒孔径为0.5～22nm，纳米多孔铝的孔隙率为40%～60%。

本发明通过电解法制备纳米多孔铝金属材料，产物孔隙率高、孔径均匀，材料粒径、孔隙率和孔径大小还可以通过调节电流密度等条件加以控制，制备工艺简单、成本低而且可以连续生产，原料金属锂利用率高，可重复利用而且损耗小，过程节能环保，电能经过储备后可循环利用，制备过程无废弃物产生。

附图说明

图1为本发明提供的电解法制备多孔铝在实施例1中所用到的电解槽结构示意图；其中：1-电源，2-导线，3-电解池，4-阳极（金属锂），5-阴极（铝箔），6-电解液。

图2为实施例1中在电解槽内通过电解法制备的多孔铝的SEM图。

图3为本发明提供的电解法制备多孔铝在实施例2中所用到的扣式模拟电解池结构示意图；其中：7-阳极盖，8-阳极（金属锂），9-隔膜，10-阴极（铝箔），11-垫片，12-弹片，13-密封圈，14-电解液，15-阴极盖。

图4为实施例2中在扣式电池内通过电解法制备的多孔铝的SEM图。

图5为本发明提供的电解法制备多孔铝在实施例3中所用到的软包装电解池结构示意图；其中：16-阴极极耳，17-阳极极耳，18-电解液，19-铝塑膜，20-阴极（铝箔），21-隔膜，22-阳极（金属锂）。

图6为实施例3中在软包装电解池内通过电解法制备的多孔铝的SEM图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1