[發(fā)明專利]一種礦熱爐用炭素電極高導(dǎo)連接劑及其制備的涂層電極

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611224596.9
• 申請(qǐng)日: 2016-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN106817793A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王金鐸;楊海春;陶國新;李童;姜艷華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北順天電極有限公司
• 主分類號(hào): H05B7/085
• 分類號(hào): H05B7/085;H05B7/10
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司13100
• 代理人: 張曉龍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)連接劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦熱爐用炭素電極高導(dǎo)連接劑及其制備的電極。

背景技術(shù)

目前，碳元素系列電極主要包括炭電極和石墨電極。電極在使用過程中采用螺紋式連接方式，即使加工精度再精確也無法實(shí)現(xiàn)電極與電極之間的理想連接，都會(huì)存有接觸電阻，嚴(yán)重降低了電極的使用效率。

由于碳納米材料具有良好的力學(xué)、電學(xué)及化學(xué)性能而被人們廣泛研究，特別是對(duì)于具有大比表面積、高的電導(dǎo)率和良好生物相容性的碳納米管、碳納米纖維和石墨烯更是研究的熱點(diǎn)。如何將碳納米材料應(yīng)用到炭電極中，提高成品電極的理學(xué)性能，成為電極生產(chǎn)和研發(fā)過程中的新課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可降低電極接觸電阻的礦熱爐用炭素電極高導(dǎo)連接劑和使用上述連接劑制備的涂層電極。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種礦熱爐用炭素電極高導(dǎo)連接劑，其包括如下組分：新型碳納米材料和有機(jī)溶劑；所述新型碳納米材料和有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為1∶1000~1∶10。

作為優(yōu)選的，所述新型碳納米材料和有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為1∶1000~1∶100。

所述高導(dǎo)連接劑通過如下方法制備：取上述一定比例的原料，將新型碳納米材料，加入到有機(jī)溶劑中，超聲混合1~2h。

進(jìn)一步的，所述新型碳納米材料為以碳原子為主要骨架，具有大比表面積、高電導(dǎo)率的納米級(jí)材料。

進(jìn)一步的，所述新型碳納米材料為碳納米管、碳納米纖維或石墨烯。

進(jìn)一步的，所述碳納米管為管徑在6nm以下的多層碳納米管。

進(jìn)一步的，所述石墨烯為具有10~20層結(jié)構(gòu)的石墨烯。

進(jìn)一步的，所述碳納米纖維為空心或?qū)嵭牡母邔?dǎo)電性的納米級(jí)碳纖維。

進(jìn)一步的，所述有機(jī)溶劑為無水乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或正丁醇。

一種利用上述高導(dǎo)連接劑制備的涂層電極，電極本體上均勻涂覆有所述高導(dǎo)連接劑。

上述涂層電極的制備方法為：（a）取上述一定比例新型碳納米材料和有機(jī)溶劑，將新型碳納米材料加入到有機(jī)溶劑中，超聲混合1~2h，得到高導(dǎo)連接劑。（b）在涂層電極本體上的電極接觸部位均勻涂覆步驟（a）得到的高導(dǎo)連接劑，待有機(jī)溶劑揮發(fā)后即得涂層電極。

所述涂層電極本體為普通石墨電極、高功率石墨電極、超高功率石墨電極、普通炭電極、高功率炭電極或超高功率炭電極。

碳納米管作為一維納米材料，可看作是石墨烯片層卷曲而成，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。

碳納米纖維是由多層石墨片卷曲而成的纖維狀納米炭材料，它的直徑一般在10 nm至500 nm，長度分布在0.5 m~100 m，是介于納米碳管和普通碳纖維之間的準(zhǔn)一維碳材料，具有較高的結(jié)晶取向度、較好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。

石墨烯具有完美的二維晶體結(jié)構(gòu)，它的晶格是由六個(gè)碳原子圍成的六邊形，厚度為一個(gè)原子層。碳原子之間由σ鍵連接，結(jié)合方式為sp²雜化，這些σ鍵賦予了石墨烯極其優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強(qiáng)100倍，在石墨烯中，每個(gè)碳原子都有一個(gè)未成鍵的p電子，這些p電子可以在晶體中自由移動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)速度高達(dá)200000 cm²?(V?s)^-1，賦予了石墨烯良好的導(dǎo)電性。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的高導(dǎo)連接劑，利用高導(dǎo)電性碳納米材料分散在有機(jī)溶劑中，制備成碳納米材料漿料，在電極接觸部位進(jìn)行涂覆，形成搭橋網(wǎng)絡(luò)，大大降低涂層電極的接觸電阻，有效抵抗大電流擾動(dòng)力及生產(chǎn)操作側(cè)壓力，大幅度降低電極斷裂風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用本發(fā)明的高導(dǎo)連接劑制備的電極，利用新型碳納米材料高離子遷移率的特性，在電極接觸表面涂覆一層新型碳納米材料漿料，達(dá)到理想連接，降低電極接觸電阻，提高成品電極的使用性能。

附圖說明

圖1為不同新型碳納米材料和有機(jī)溶劑比例條件下電極的電阻率曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明保護(hù)范圍不限于實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)做出任何改動(dòng)也屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下述實(shí)施例1~8中所使用的電極規(guī)格相同。

實(shí)施例1

（1）碳納米材料漿料：取0.1 g的碳納米管，加入到100 g無水乙醇中，超聲混合1h；

（2）把碳納米材料漿料均勻涂覆在石墨電極的電極接觸部位，晾之，待溶劑揮發(fā)后測(cè)接觸電阻率。

實(shí)施例2