本发明涉及一种用于制备碳纤维复合化电解电极的制备方法及相应的电解电极。
背景技术：
在电解过程中，电极是最为重要的部件，其质量好坏直接关系到电解的效率及电解产物的性质；除了一些在电解过程中会溶解的阳极金属电极，大部分电极并不参与电解反应，在电解前后没有变化。
目前常用的电极材料有贵金属(如铂、钛)、稀有金属(如钯、锝、钌)和石墨等；上述电极均有一定的缺陷：贵金属和稀有金属价格昂贵，硬度不高；石墨韧性不够，质地较脆，容易断裂。
因此，如何提供一种成本较低，硬度较高且具有较好韧性的电解电极成为了业界需要解决的问题。
技术实现要素：
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种用于制备碳纤维复合化电解电极的制备方法，其制备的电解电极成本较低，硬度较高且具有较好韧性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于制备碳纤维复合化电解电极的制备方法，制备方法包括：
步骤s1：将两条碳纤维条上下叠放，且两条碳纤维条互相垂直；位于上方的为第一碳纤维条，位于下方的为第二碳纤维条；第一碳纤维条和第二碳纤维条均为绷直状态，且紧密接触；
步骤s2：将第二碳纤维条往第一碳纤维条所在方向对折；对折后，第二碳纤维条夹住第一碳纤维条；
步骤s3：将第一碳纤维条往第二碳纤维条所在方向对折；对折后，第一碳纤维条夹住第二碳纤维条；
步骤s4：依次重复步骤s2和步骤s3，直到无法对折，得到电解电极半成品；
步骤s5：将半成品进行热处理和加压处理，得到电解电极。
本发明中，碳纤维条长度可与宽度相同，此时无需对折，将两条碳纤维条上下叠放即可得到半成品；折叠次数越多，电解电极强度越好。
本发明通过碳纤维连接形成网状多孔结构，具有较好的排列一致性和导电性；成本低，耐腐蚀；兼具较好的硬度和韧性。
根据本发明另一具体实施方式，步骤s1中，第一碳纤维条的一端和第二碳纤维条的一端重合。
根据本发明另一具体实施方式，步骤s1中，碳纤维条由若干位于同一平面的平行碳纤维丝组成；位于同一平面的若干平行碳纤维丝组成一个碳纤维丝平面，碳纤维条亦可以由多层平行的碳纤维丝平面堆叠而成。
根据本发明另一具体实施方式，碳纤维丝由碳纤维和热塑性树脂组成；热塑性树脂熔点为150－250℃。
根据本发明另一具体实施方式，步骤s5进一步包括：
步骤a1：将半成品加热至200－300℃，同时压强上升至15－20mpa；热塑性树脂开始融化；
步骤a2：待热塑性树脂完全融化后，将压强降至一个大气压；继续升温至600－900℃；液态的热塑性树脂开始气化；
步骤a3：待热塑性树脂完全气化后，得到多孔结构的碳纤维复合化电解电极。
本方案中，步骤a1中，半成品加热温度优选为250℃；同时温度与压强同步均匀上升，在此过程中，半成品开始变薄。
步骤a2中，升温范围优选为700-800℃。
热塑性树脂完全气化后，留下的空隙形成多孔结构，可增加表面积，在电解时与更多活性物质接触。
根据本发明另一具体实施方式，对折过程中，在第一碳纤维条和第二碳纤维条之间放入金属纤维；掺入的金属纤维需具有较高的刚度，同时具备较好的导电性。
根据本发明另一具体实施方式，金属纤维为钛纤维。
根据本发明另一具体实施方式，碳纤维条宽度为2mm。
根据本发明另一具体实施方式，碳纤维丝直径为150－500nm，可根据不同需求选择碳纤维丝直径。
本发明还提供了一种通过上述制备方法制备的碳纤维复合化电解电极。
与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：
1、通过碳纤维连接形成网状多孔结构，强度更高，长度更短，更为轻薄(相较于无纺布结构)；
2、排列一致性好，无断裂；导电性好，电阻低；
3、成本低，耐腐蚀，不易剥落；不与电解液发生反应，也不溶于电解液；
4、硬度高于金属，韧性高于石墨。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种用于制备碳纤维复合化电解电极的制备方法，其包括：
步骤s1：将两条碳纤维条上下叠放，且两条碳纤维条互相垂直；位于上方的为第一碳纤维条，位于下方的为第二碳纤维条；第一碳纤维条和第二碳纤维条均为绷直状态，且紧密接触。
第一碳纤维条的一端和第二碳纤维条的一端重合。
碳纤维条由若干位于同一平面的平行碳纤维丝组成；位于同一平面的若干平行碳纤维丝组成一个碳纤维丝平面。
碳纤维丝由碳纤维和热塑性树脂组成；热塑性树脂熔点为200℃。
碳纤维条宽度为2mm，碳纤维丝直径为300nm。
步骤s2：将第二碳纤维条往第一碳纤维条所在方向对折；对折后，第二碳纤维条夹住第一碳纤维条；
步骤s3：将第一碳纤维条往第二碳纤维条所在方向对折；对折后，第一碳纤维条夹住第二碳纤维条；
步骤s4：依次重复步骤s2和步骤s3，直到无法对折，得到电解电极半成品；对折过程中，在第一碳纤维条和第二碳纤维条之间放入金属纤维；掺入的金属纤维需具有较高的刚度，同时具备较好的导电性；金属纤维为钛纤维。
步骤s5：将半成品进行热处理和加压处理，得到电解电极。
步骤s5进一步包括：
步骤a1：将半成品加热至250℃，同时压强上升至18mpa；热塑性树脂开始融化；温度与压强同步均匀上升，在此过程中，半成品开始变薄；
步骤a2：待热塑性树脂完全融化后，将压强降至一个大气压；继续升温至750℃；液态的热塑性树脂开始气化；
步骤a3：待热塑性树脂完全气化后，得到多孔结构的碳纤维复合化电解电极。
热塑性树脂完全气化后，留下的空隙形成多孔结构
本实施例还提供了一种通过上述制备方法制备的碳纤维复合化电解电极。
实施例2
本实施例与实施例1的不同在于：第一碳纤维条中部和第二碳纤维条中部重合。
实施例3
本实施例与实施例1的不同在于：碳纤维条由多层平行的碳纤维丝平面堆叠而成。
实施例4
本实施例与实施例1的不同在于：碳纤维条长度与宽度相同，此时无需对折，将两条碳纤维条上下叠放即可得到半成品。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。