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一种复合石墨电极及其制备方法

2021-12-26 13:21:24

一种复合石墨电极及其制备方法

  技术领域

  本发明涉及石墨电极材料领域,特别涉及一种复合石墨电极及其制备方法。

  背景技术

  石墨电极材料在炼钢、电解铝等产业已经得到非常广泛的应用,现有石墨电极材料通常采用以下工序制得:将挤压成型的电极材料放入高温加热炉内焙烧,使电极材料中的杂质成分气化,再把焙烧后的电极棒放入沥青中浸渍,然后取出再次焙烧,如此反复进行多次使电极材料中的孔洞缺陷部分得到弥补,最后将多次浸渍和焙烧后的电极棒放入石墨化炉进行石墨化处理,得到成品。由于挤压成型的电极存在较多孔隙或孔洞,会影响产品的导电性能和电阻一致性,因此需要通过反复浸渍和焙烧来弥补孔洞缺陷,然而反复的浸渍焙烧使得制备工艺变得复杂,且制备周期较长。

  因此,现有技术还有待于改进和发展。

  发明内容

  鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种复合石墨电极及其制备方法,旨在解决现有石墨电极的制备工艺复杂,制备周期较长,且制得的石墨电极导电性能不佳的问题。

  本发明的技术方案如下:

  一种复合石墨电极的制备方法,其中,包括步骤:

  在惰性气氛下将初始浸渍材料加热至熔融状态,得到流体浸渍材料;

  将石墨烯粉末分散到所述流体浸渍材料中,得到复合浸渍材料;

  将挤压成型的初始电极材料浸渍在所述复合浸渍材料中,使所述复合浸渍材料进入到所述初始电极材料的缝隙中;

  将经过浸渍处理的所述初始电极材料放入石墨化炉中进行石墨化处理,得到所述复合石墨电极。

  所述复合石墨电极的制备方法,其中,所述初始浸渍材料为煤沥青,煤焦油或合成树脂。

  所述复合石墨电极的制备方法,其中,所述挤压成型的初始电极材料的制备包括步骤:

  将沥青焦、石油焦或冶金焦材料与粘结剂均匀搅拌后挤压成型,制得成型电极材料;

  将所述成型电极材料进行焙烧,使成型电极材料中的杂质气化,制得所述初始电极材料。

  所述复合石墨电极的制备方法,其中,所述粘结剂为煤沥青,煤焦油或合成树脂。

  所述复合石墨电极的制备方法,其中,所述石墨烯粉末的目数为3000-5000目。

  所述复合石墨电极的制备方法,其中,所述石墨烯粉体占所述流体浸渍材料重量的0.1-0.5%。

  所述复合石墨电极的制备方法,其中,所述惰性气氛为氮气气氛、氩气气氛、氖气气氛或氦气气氛。

  一种复合石墨电极,其中,采用本发明一种复合石墨电极的制备方法制得。

  有益效果:本发明提供了一种复合石墨电极的制备方法,通过将石墨烯粉末分散到所述流体浸渍材料中,得到复合浸渍材料;然后将挤压成型的初始电极材料浸渍在所述复合浸渍材料中,使所述复合浸渍材料进入到所述初始电极材料的缝隙中;最后将经过浸渍处理的所述初始电极材料放入石墨化炉中进行石墨化处理,得到所述复合石墨电极。本发明利用流体浸渍材料的流动性可将石墨烯粉末一次性填入到初始电极材料的缝隙中,从而可避免现有技术需要多次浸渍和焙烧的程序,节省制备周期,且由于石墨烯粉体本身的导热和导电性能优异,其填补到初始电极材料的缝隙后能够有效提升复合石墨电极的导电性能。

  附图说明

  图1为本发明一种复合石墨电极的制备方法较佳实施例的流程图。

  具体实施方式

  本发明提供一种复合石墨电极及其制备方法,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

  具体来讲,现有技术在制备石墨电极时需要将经过焙烧的电极棒放入煤沥青中进行浸渍、焙烧处理并循环多次,才能够使得电极棒中的孔洞缺陷部分得到弥补,以部分提升石墨电极的导电性能。然而,由于煤沥青中除了含碳以为还含有较多的杂质成分,因此填补有煤沥青的电极棒在经过石墨化处理后仍然或有部分缝隙或孔洞,使得石墨电极的导电性能提升受限,且现有石墨电极制备周期较长,成本高。

  基于现有技术所存在的问题,本发明提供了一种复合石墨电极的制备方法,如图1所示,其包括步骤:

  S10、在惰性气氛下将初始浸渍材料加热至熔融状态,得到流体浸渍材料;

  S20、将石墨烯粉末分散到所述流体浸渍材料中,得到复合浸渍材料;

  S30、将挤压成型的初始电极材料浸渍在所述复合浸渍材料中,使所述复合浸渍材料进入到所述初始电极材料的缝隙中;

  S40、将经过浸渍处理的所述初始电极材料放入石墨化炉中进行石墨化处理,得到所述复合石墨电极。

  本实施例利用流体浸渍材料的流动性可将石墨烯粉末一次性填入到初始电极材料的缝隙中,从而可避免现有技术需要多次浸渍和焙烧的程序,节省制备周期,且由于石墨烯粉体本身的导热和导电性能优异,其填补到初始电极材料的缝隙后能够有效提升复合石墨电极的导电性能。

  在一些实施方式中,在惰性气氛下将初始浸渍材料加热至熔融状态,得到流体浸渍材料,其中,所述惰性气氛为氮气气氛、氩气气氛、氖气气氛或氦气气氛中的一种,但不限于此;所述初始浸渍材料为煤沥青,煤焦油或合成树脂,但不限于此。

  本实施例根据所述初始浸渍材料的种类将其加热至相应的熔点温度,以煤沥青为例,可将其加热至200℃左右使其充分熔融,形成流体煤沥青,便于与石墨烯粉体的均匀混合。

  在一些实施方式中,将石墨烯粉末分散到所述流体浸渍材料中,得到复合浸渍材料。本实施例中,在将石墨烯粉体加入到所述流体浸渍材料后,可通过超声分散使得石墨烯粉体充分均匀地分散在所述流体浸渍材料中,得到所述复合浸渍材料,备用。

  在一些实施方式中,所述石墨烯粉末的目数为3000-5000目,在该目数范围内,便于所述石墨烯粉末在后期充分填充到初始电极材料的孔洞中,从而弥补初始电极材料的缺陷,提升复合电极材料的导电率。

  在一些实施方式中,所述石墨烯粉体占所述流体浸渍材料重量的0.1-0.5%。在该重量范围内,所述石墨烯粉体既不会影响流体浸渍材料的流体性能,同时也能够保证石墨烯粉体能够跟随流体浸渍材料充分填充到初始电极材料的孔洞中。

  在一些实施方式中,所述初始电极材料的制备包括步骤:

  将沥青焦、石油焦或冶金焦材料与粘结剂均匀搅拌后挤压成型,制得成型电极材料;

  将所述成型电极材料进行焙烧,使成型电极材料中的杂质气化,制得所述初始电极材料。

  在本实施例中,所述粘结剂为煤沥青,煤焦油或合成树脂,但不限于此;本实施例加压成型的成型电极材料可以为片状或棒状等各种形状,最后将所述成型电极材料进行焙烧,使成型电极材料中的杂质气化,同时也使得成型电极材料中形成了较多的孔隙,即制得所述初始电极材料。

  在一些实施方式中,将挤压成型的初始电极材料浸渍在所述复合浸渍材料中,这样所述石墨烯分体就顺着所述复合浸渍材料的流动进入到所述初始电极材料的缝隙中;将经过浸渍处理的所述初始电极材料放入石墨化炉中进行石墨化处理,得到所述复合石墨电极。本实施例利用流体浸渍材料的流动性可将石墨烯粉末一次性填入到初始电极材料的缝隙中,从而可避免现有技术需要多次浸渍和焙烧的程序,节省制备周期,且由于石墨烯粉体本身的导热和导电性能优异,其填补到初始电极材料的缝隙后能够有效提升复合石墨电极的导电性能。

  在一些实施方式中,还提供一种复合石墨电极,其采用本发明上述复合石墨电极的制备方法制得。

  综上所述,本发明提供了一种复合石墨电极的制备方法,通过将石墨烯粉末分散到所述流体浸渍材料中,得到复合浸渍材料;然后将挤压成型的初始电极材料浸渍在所述复合浸渍材料中,使所述复合浸渍材料进入到所述初始电极材料的缝隙中;最后将经过浸渍处理的所述初始电极材料放入石墨化炉中进行石墨化处理,得到所述复合石墨电极。本发明利用流体浸渍材料的流动性可将石墨烯粉末一次性填入到初始电极材料的缝隙中,从而可避免现有技术需要多次浸渍和焙烧的程序,节省制备周期,且由于石墨烯粉体本身的导热和导电性能优异,其填补到初始电极材料的缝隙后能够有效提升复合石墨电极的导电性能。

  应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

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