一种基于碳材料的动力电池电极制备方法与流程

1.本发明涉及电池制造领域，尤其涉及一种基于碳材料的动力电池电极制备方法。


背景技术：

2.电子或电器装置、设备中的一种部件，用做导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的两个端。输入电流的一极叫阳极或正极，放出电流的一极叫阴极或负极。电极有各种类型，如阴极、阳极、焊接电极、电炉电极等，在电池中电极一般指与电解质溶液发生氧化还原反应的位置。电极有正负之分，一般正极为阴极，获得电子，发生还原反应，负极则为阳极，失去电子发生氧化反应。电极可以是金属或非金属，只要能够与电解质溶液交换电子，即成为电极。
3.现有技术中碳铅材料具备、充电快，比普通铅酸电池提高8倍的充电速度；放电功率提高了3倍；循环寿命提高到6倍，循环充电次数达2000次；性价比高，能量密度可以提升到40～60wh/kg，功率密度可达300～400w/kg左右，性能已经接近了一部分锂电池的能力等优点，但是碳铅依然存在体积大，重量重，不适合用于电动汽车等移动型负荷，低温状态工作效率较差，生产、回收过程污染较严重，等缺点，故而将碳铅电池的基础上研发一种碳元素与纳米材料结合的新型电池电极，能够减少其电池本身的重量，并且在电池的回收和利用过程中减少对环境进行污染。


技术实现要素：

4.本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于碳材料的动力电池电极制备方法。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于碳材料的动力电池电极制备方法，包括如下步骤：
6.s1、配浆：将正极活性物或负极活性物与粘黏剂和溶剂混合配成浆料；
7.s2、填涂：将浆料填涂在碳纳米管上，所述碳纳米管为多根，多根所述碳纳米管呈矩形状阵列层碳纳米层，所述碳纳米层一面与泡沫碳粘合，所述泡沫碳内含有碳气凝胶；
8.s3、叠加：所述碳纳米层另一面与纤维素纳米纤维形成的纤维层向粘合，所述纤维层另一面与泡沫碳粘合形成导电层，所述电极由多层导电层粘合合成，所述导电层粘合在基体上，每层所述导电层中均分布有锌铁氧体。
9.本发明一个较佳实施例中，所述浆料的配制方法如下：将正极或负极活性物质倒入含有粘黏剂的溶剂中搅拌，所述溶剂内含有抗静电剂，所述抗静电剂与所述溶剂的总质量比为1:10-1:15。
10.本发明一个较佳实施例中，所述正极活性物质包括：二氧化锰、二氧化铅、氧化镍混合或含有licoxniyalzo2的水溶液，其中x+y+z＝1。
11.本发明一个较佳实施例中，所述负极活性物质包括：石墨、软碳(如焦炭等)、硬碳中的一种或多种。
12.本发明一个较佳实施例中，所述碳纳米管与所述浆料的填涂方式：将若干所述碳
纳米管放置在盛放有所述浆料的容器中，所述碳纳米管完全被所述浆料覆盖，所述碳纳米管在所述容器中放置的时间为5-10min。
13.本发明一个较佳实施例中，所述碳纳米管从所述容器中取出后，将所述碳纳米管放置在干燥箱内，往干燥箱内通入氩气，在氩气的保护下对碳纳米管进行干燥，所述干燥时长为1-1.5小时。
14.本发明一个较佳实施例中，将所述泡沫碳放置在密封、加压的高温箱内，向所述高温箱通入碳气凝胶和褐煤热溶催化剂，将所述高温箱温度调至400℃-500℃，高温催化0.8-1.5小时。
15.本发明一个较佳实施例中，所述纤维层为多层结构，所述纤维层至少由三层纤维素纳米纤维粘合而成。
16.本发明一个较佳实施例中，所述基体为铜片。
17.本发明一个较佳实施例中，所述导电层按泡沫碳、碳纳米层、纤维层、泡沫碳顺序依次叠加，所述导电层不少于两层。
18.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
19.(1)本发明通过将正/负极活性物与粘黏剂和溶剂混合配成的浆料填涂在碳纳米管上，若干填涂有活性物的碳纳米管阵列成碳纳米层，碳纳米层叠加在泡沫碳层与纤维素纳米纤维形成的纤维层之间行成导电层，多层导电层叠加形成电池，使用碳材料与纳米材料结合，加强电池的导电性和耐热性的同时，提高电池的电功率，纤维素纳米纤维形成的纤维层增加了电池的机械强度，提高的电池的使用寿命，同时纤维素具有隔热性，使其电池在充电和使用过程中不会因为过热损坏碳纳米层，提高了电池的循环寿命，性价比高，同时纳米材料不仅导电性更好，同时相较于其他材料制成的电池质量更轻，使用更加广泛。
20.(2)本发明将碳气凝胶通过高温催化将其置于泡沫碳内，使其泡沫碳分级为多孔内部结构，同时碳气凝胶在催化剂作用下对泡沫碳进行填充，使其碳泡沫表面积增大，从而增加了电池的电容以及电化学储能性能。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
23.参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“粘合”与“叠加”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品
或装置所固有的要素。
24.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
26.如图1所示，一种基于碳材料的动力电池电极制备方法，包括：为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于碳材料的动力电池电极制备方法，包括如下步骤：将正极活性物或负极活性物与粘黏剂和溶剂混合配成浆料，填涂在碳纳米管上，一种基于碳材料的动力电池电极制备方法碳纳米管为多根，多根一种基于碳材料的动力电池电极制备方法碳纳米管呈矩形状阵列层碳纳米层，一种基于碳材料的动力电池电极制备方法碳纳米层一面与泡沫碳粘合，一种基于碳材料的动力电池电极制备方法泡沫碳内含有碳气凝胶；一种基于碳材料的动力电池电极制备方法碳纳米层另一面与纤维素纳米纤维形成的纤维层向粘合，一种基于碳材料的动力电池电极制备方法纤维层另一面与泡沫碳粘合形成导电层，一种基于碳材料的动力电池电极制备方法电极由多层导电层粘合合成，一种基于碳材料的动力电池电极制备方法导电层粘合在基体上，每层一种基于碳材料的动力电池电极制备方法导电层中均分布有锌铁氧体。
27.本发明通过将正/负极活性物与粘黏剂和溶剂混合配成的浆料填涂在碳纳米管上，若干填涂有活性物的碳纳米管阵列成碳纳米层，碳纳米层叠加在泡沫碳层与纤维素纳米纤维形成的纤维层之间行成导电层，多层导电层叠加形成电池，使用碳材料与纳米材料结合，加强电池的导电性和耐热性的同时，提高电池的电功率，纤维素纳米纤维形成的纤维层增加了电池的机械强度，提高的电池的使用寿命，同时纤维素具有隔热性，使其电池在充电和使用过程中不会因为过热损坏碳纳米层，提高了电池的循环寿命，性价比高，同时纳米材料不仅导电性更好，同时相较于其他材料制成的电池质量更轻，使用更加广泛。
28.本发明一个较佳实施例中，浆料的配制方法如下：将正极或负极活性物质倒入含有粘黏剂的溶剂中搅拌，溶剂内含有抗静电剂，抗静电剂与溶剂的总质量比为1:10-1:15。
29.本发明一个较佳实施例中，正极活性物质包括：二氧化锰、二氧化铅、氧化镍混合或含有licoxniyalzo2的水溶液，其中x+y+z＝1。
30.本发明一个较佳实施例中，负极活性物质包括：石墨、软碳(如焦炭等)、硬碳中的一种或多种。
31.本发明一个较佳实施例中，碳纳米管与浆料的填涂方式：将若干碳纳米管放置在盛放有浆料的容器中，碳纳米管完全被浆料覆盖，碳纳米管在容器中放置的时间为5-10min，使其电极浆溶液完全附着在碳纳米管上。
32.本发明一个较佳实施例中，碳纳米管从容器中取出后，将碳纳米管放置在干燥箱内，往干燥箱内通入氩气，在氩气的保护下对碳纳米管进行干燥，干燥时长为1-1.5小时，将电极浆溶液干燥。
33.本发明一个较佳实施例中，将泡沫碳放置在密封、加压的高温箱内，向高温箱通入碳气凝胶和褐煤热溶催化剂，将高温箱温度调至400℃-500℃，高温催化0.8-1.5小时，碳气
凝胶通过高温催化将其置于泡沫碳内，使其泡沫碳分级为多孔内部结构，同时碳气凝胶在催化剂作用下对泡沫碳进行填充，使其碳泡沫表面积增大，从而增加了电池的电容以及电化学储能性能。
34.本发明一个较佳实施例中，纤维层为多层结构，纤维层至少由三层纤维素纳米纤维粘合而成。
35.本发明一个较佳实施例中，基体为铜片。
36.本发明一个较佳实施例中，导电层按泡沫碳、碳纳米层、纤维层、泡沫碳顺序依次叠加，导电层不少于两层。
37.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
38.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。