[發明專利]一種碳極材料的制備方法

有效

• 申請號: 202011235059.0
• 申請日: 2020-11-08
• 公開（公告）號: CN112279645B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 趙偉
• 申請（專利權）人: 衢州市衢發瑞新能源材料有限公司
• 主分類號: C04B35/532
• 分類號: C04B35/532;C04B35/622;C04B35/626;C25C7/02
• 代理公司: 深圳市江凌專利代理事務所(普通合伙) 44814
• 代理人: 左濤

本發明提供了一種棒狀碳陽極材料的制備方法，其中碳棒碳原料的尺寸、大小、形狀幾乎一致，獲得陽極材料的機械強度高、耐腐蝕性能好、均勻性好，使用壽命長的碳纖維陽極材料，其斷裂強度為950±10kg/cmsupgt;2/supgt;，斷裂強度的平均偏差5.52，斷裂強度的波動系數5.7*10supgt;?3/supgt;,高溫使用條件無鼓漲，無斷裂。

技術領域

本發明涉及有色金屬電解精煉用惰性陽極材料制備方法技術領域。

背景技術

電極在電解工業中起著非常重要的作用，目前用于有色金屬提取的不溶性陽極材料主要有鉛合金（主要是Pb-Ag合金）電極和鈦基涂層電極，然而前者密度大、強度低、易溶解，且采用鉛合金作為陽極材料，導致電解產品中的鉛含量增加；而后者中的鈦基貴金屬（銥、釕、鉭）氧化物涂層電極雖已成功應用于氯堿工業，但卻不適合在析氧型的硫酸電解液中使用，且鈦內阻太大也是不可回避的問題。

為克服鉛電極的不足，研究者們主要圍繞兩個方面進行：一方面是降低Pb-Ag合金中銀含量的同時添加其他合金元素（Sr、Sn、Bi、Sb等）及稀土元素（Ce、Tb、Yb等）的多元合金化以提高合金強度、耐蝕性，并降低槽電壓；另一方面借助電化學沉積、涂覆等方法在鉛電極表面電沉積或涂覆一層電催化活性劑和增強劑，如IrO2、RuO2、PbO2、MnO2等，以提高電極的導電性、穩定性，并增強表面涂層附著力。然而對鉛合金陽極進行的種種處理，或在合金中添加其他元素，或對其進行活化、增強處理，始終解決不了鉛基體在電化學腐蝕過程中的溶解問題。

碳材，如碳纖維有高的比模量和比強度、耐腐蝕、耐疲勞、耐磨損、比重輕等一系列優異機械性能，同時，導電性好、耐腐蝕性強、強度高易于加工、使用壽命長、制備費用低、電極催化活性高，適合用于有色金屬電解精煉惰性陽極。

目前碳材主要集中在具有高比表面積和內阻較小的多孔碳材料和對碳基材料進行改性研究等方面。常用的碳材料有：活性炭、碳黑、納米碳纖維、玻璃碳、碳納米管、碳氣凝膠、網絡結構活性炭以及某些有機物的碳化產物等。

如CN105386087?A公開了一種電解用碳纖維陽極材料的制備方法，將碳纖維粉末與粘結劑按質量比9：1～3：2均勻混合，形成預制配料；將預制配料置于球磨機中球磨后篩分，得到球磨料；將球磨料置于成型設備中冷壓成型，得到成型料；將成型料置于氮氣或惰性氣氛或真空高溫氣氛中無氧燒結成型，降溫冷卻后即得到碳纖維陽極材料，所述碳纖維陽極具有良好的導電性，機械強度、耐腐蝕性和化學穩定性；同時有效降低沉積金屬中雜質含量，大幅度提高陰極產品的純度。

但是，不論是何種活性炭、碳黑、納米碳纖維、玻璃碳、碳納米管、碳氣凝膠、網絡結構活性炭以及某些有機物的碳化產物制作的電極均存在同樣的問題，即電極的機械強度，如斷裂強度不均勻，經常會發生某一位置的斷裂強度太低，降低整個電極材料的機械性，其主要原因就在于活性炭、碳黑、納米碳纖維原材料尺寸不均一所導致。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術的不足，提供一種棒狀碳陽極材料的制備方法，其中碳棒碳原料的尺寸、大小、形狀幾乎一致，獲得陽極材料的機械強度高、耐腐蝕性能好、均勻性好，使用壽命長的碳纖維陽極材料，其斷裂強度為950±10kg/cm²，斷裂強度的平均偏差5.52，斷裂強度的波動系數5.7*10^-3,高溫使用條件無鼓漲，無斷裂。

一種棒狀碳陽極材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）將棒狀碳與粘結劑按質量比為（7-8）:1混合均勻，所述粘結劑為樹脂或瀝青；

（2）加壓成型：在冷壓機中以壓力800-850kg/cm²預壓成型，密度為1.2-1.3g/cm³；