[發(fā)明專利]電極和電極材料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610270780.0
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105762344A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊菊蓮
• 申請（專利權(quán)）人: 熊菊蓮
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/139
• 代理公司: 佛山市廣盈專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44339
• 代理人: 楊琳;楊樂兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電極材料，尤其是涉及一種電極及電極材料的制備方法。

背景技術(shù)

二次電池是除了能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而進(jìn)行放電以外，可通過使電流向與放電時相反的方向流動，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而進(jìn)行充電的電池。近年來，使用鋁金屬為負(fù)極的鋁二次電池的研究開發(fā)正在積極進(jìn)行。鋁電池由于鋁金屬的高離子化傾向，例如與錳電池那樣的使用鋅金屬為負(fù)極的以往的電池相比，能夠提高電動勢，能夠期待高電壓和高容量。然而，在使用氯化鐵作為正極活性物質(zhì)的鋁電池中，由于該氯化鐵在電解質(zhì)中溶出，因此該鋁電池的循環(huán)特性極其惡化。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種具有較佳電化學(xué)性能且成本較低的電極及電極材料的制備方法。

一種電極材料的制備方法，其包括步驟：

將醋酸纖維放入二氯化釩、二氯化鉛、二氯化鎢和二氯化鎳其中之一的溶液，或其中至少兩種按任意比混合的溶液，并在超聲波振蕩環(huán)境下在上述溶液中浸泡60-120分鐘；

從上述溶液中取出醋酸纖維，干燥，再經(jīng)過高溫碳化處理，使醋酸纖維形成具有微孔結(jié)構(gòu)的多孔層狀碳材料，且二氯化釩、二氯化鉛、二氯化鎢或/和二氯化鎳在高溫碳化處理過程中分別生成了釩、鉛、鎢或/和鎳的金屬細(xì)微顆粒以及氧化釩、氧化鉛、氧化鎢或/和氧化鎳的金屬氧化物細(xì)微顆粒，且上述金屬細(xì)微顆粒及上述金屬氧化物細(xì)微顆粒均勻的分布在多孔層狀碳材料的表面微孔之中或?qū)訝钐疾牧系膶优c層之間褶皺之間，得到用于制作電極的碳化復(fù)合材料。

其中，步驟(1)中溶液濃度為3wt％～5wt％。

一種電極，其包括上述制備得到的碳化復(fù)合材料粉末、乙炔黑及粘結(jié)劑，且碳化復(fù)合材料粉末、乙炔黑及粘結(jié)劑的質(zhì)量比為75：15：10，適量的N-甲基-2-吡咯烷酮。

其中，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

由于醋酸纖維經(jīng)過二氯化釩VCl₂、二氯化鉛PbCl₂、二氯化鎢WCl₂和/或二氯化鎳NiCl₂活化處理并經(jīng)過高溫碳化后，形成具有微孔結(jié)構(gòu)的多孔層狀碳材料，多孔層狀碳材料的表面積較大，且表面的微孔的孔徑分布較好，能夠吸收大量電解離子，具有快速的離子遷移性，故提高了其電化學(xué)性能，并且，在高溫碳化過程中生成的適量的金屬(釩、鉛、鎢或/和鎳)顆粒及對應(yīng)的金屬氧化物(氧化釩、氧化鉛、氧化鎢或/和氧化鎳)顆粒均勻的分布在多孔層狀碳材料的表面微孔之中或?qū)訝钐疾牧系膶优c層之間褶皺之間，從而提高了電化學(xué)性能。

附圖說明

圖1是電極不同掃描速率下的循環(huán)伏安(CV)曲線示意圖。

圖2是電極分別在電流密度為1A/g～10A/g下的恒流充放電的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提出的一種電極材料的制備方法，包括步驟：將醋酸纖維放入二氯化釩VCl₂、二氯化鉛PbCl₂、二氯化鎢WCl₂和二氯化鎳NiCl₂其中之一的溶液，或其中至少兩種按任意比混合的溶液，溶液濃度為3wt％～5wt％為佳，并在超聲波振蕩環(huán)境下在上述溶液中浸泡60-120分鐘；從上述溶液中取出醋酸纖維，干燥，再經(jīng)過高溫碳化處理，得到碳化復(fù)合材料粉末。該碳化復(fù)合材料粉末為可用于制作電極的材料。

其中，高溫碳化處理的過程中，發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：3XCl2+2C+3O2＝X+3Cl2+2XCO3(高溫)，XCO3＝XO+CO2(高溫)，其中X表示V、Pb、W或Ni。上述化學(xué)反應(yīng)過程中C來自于被碳化的醋酸纖維、O₂來自殘留在高溫碳化處理環(huán)境中的氧氣，上述化學(xué)反應(yīng)過程也是對被碳化的醋酸纖維(即碳材料)被腐蝕從而形成大量的微孔結(jié)構(gòu)的過程。

也就是說，二氯化釩、二氯化鉛、二氯化鎢或/和二氯化鎳在對醋酸纖維在高溫碳化處理的過程中，分別生成了釩、鉛、鎢或/和鎳的細(xì)微顆粒，并隨后又有一部分生成了氧化釩、氧化鉛、氧化鎢或/和氧化鎳的細(xì)微顆粒。

經(jīng)過高溫碳化后，醋酸纖維變成具有多微孔且為層狀結(jié)構(gòu)的多微孔層狀碳材料，且二氯化釩、二氯化鉛、二氯化鎢或/和二氯化鎳在高溫碳化處理的過程中生成的釩、鉛、鎢或/和鎳的細(xì)微顆粒、以及生成的氧化釩、氧化鉛、氧化鎢或/和氧化鎳的細(xì)微顆粒，均勻的分布在多孔層狀碳材料的表面微孔之中或?qū)訝钐疾牧系膶优c層之間褶皺之間。