CN102690968B - 多孔金属复合材料的制备方法 - Google Patents
多孔金属复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102690968B CN102690968B CN201210198124.6A CN201210198124A CN102690968B CN 102690968 B CN102690968 B CN 102690968B CN 201210198124 A CN201210198124 A CN 201210198124A CN 102690968 B CN102690968 B CN 102690968B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous metal
- preparation
- composite material
- porous
- nitrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明提供一种多孔金属复合材料的制备方法，将多孔金属材料置于硝酸盐溶液中一定时间，取出干燥后，放入热处理装置中于500～800℃温度下保温4～10h，热处理装置中包含由常态下为气态的有机气体与保护气体的混合组成的混合气氛。采用本发明的制备方法，由于在多孔金属材料表面覆载了具有较强机械性能的碳纳米管材料，不仅增强了材料的比表面积，更有效增强了材料的抗拉强度和延伸性能；并且本发明的制备方法实现简单，工艺成本低，易实现规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种多孔材料的制备方法，特别涉及一种多孔金属复合材料的制备方法。
背景技术
镍氢动力电池的主要骨架材料——泡沫镍是一种典型的多孔金属材料，目前，通用的泡沫镍在民用小电池的制备及应用都已非常成熟，但在应用于汽车动力方面，却出现了较大的问题，主要表现在以下方面：
（1）汽车的起动需要较大的电流放电，这个性能要求电池的相关结构在瞬间能承受较大电流的放电，并且要求电流的放电平衡。而目前这种泡沫镍材料制作的镍氢电池在遇到EV或HEV汽车起动放电时，骨架材料非常容易遭到损坏，具体的表现为结构断裂，造成电池隔膜刺穿，电池正负极短路，重则引起电池爆炸，危及生命安全，轻则引起电动汽车的使用受到影响。
（2）纯电动汽车要求应用的电源能有较大的能量密度以及体积密度，而目前的这种泡沫镍材料，因为需要确保材料一定的力学性能指标，整个材料的厚度无法有效降低，因此无法通过工艺改善来提升其体积密度，从而改善电池的能量密度。
其它多孔材料，如泡沫铜、泡沫镍铁等在应用于催化剂载体、过滤材料等领域时，也由于物理性能特别是力学性能的抗拉强度较低而不适于采用，限制了其推广应用。
因此改善多孔金属材料的力学性能、或是提供一种力学性能优良的多孔金属材料的制备方法成为研究开发的一个新方向。
发明内容
本发明旨在提供一种提高材料的力学性能特别是抗拉强度和延伸率的多孔金属复合材料的制备方法。本发明方案如下：
一种多孔金属复合材料的制备方法，将多孔金属材料置于硝酸盐溶液中一定时间，取出干燥后，放入热处理装置中于500～800℃温度下保温4～10h，热处理装置中包含由常态下为气态的有机气体与保护气体的混合组成的混合气氛；所述的保护气体选择氮气、氢气或惰性气体中的一种或多种混合气体。
为保证材料的纯度，降低材料应用时因其它杂质带来的不良影响，硝酸盐优选采用其金属离子与多孔金属材料的金属为同种金属的硝酸盐，即如果是多孔镍基材，则选用硝酸镍溶液。
为保证材料性能，硝酸盐的硝酸根浓度优选1～5mol/L，多孔金属材料置于硝酸盐中的时间优选 20～30min 。
保证在多孔材料上覆载形成碳纳米管，混合气氛优选乙炔与保护气体组成的混合气体。
考虑制造成本，混合气氛优选乙炔与氮气组成的混合气体。
与现有技术相比，本发明的优点体现于：
1. 采用本发明的制备方法，由于在多孔金属材料表面覆载了具有较强机械性能的碳纳米管材料，增强了其内部孔连接结构的致密性和强度，由此不仅增强了材料的比表面积，更有效增强了材料的抗拉强度和延伸性能，同时提升了常规多孔金属导电性能，由此采用该材料制作的镍氢电池，其能量密度和体积密度都有明显改善。
2. 采用本发明的制备方法，在多孔金属材料表面覆载了碳纳米管材料，比表面积、抗拉强度等方面都有明显改善，拓宽了多孔金属材料在其它领域的应用范围。
3.本发明提供的方法实现简单，工艺成本低，易实现规模化生产。
附图说明
图1实施例1的多孔金属复合材料的SEM图。
具体实施方式
实施例1
将95PPI，厚度为1.6mm的多孔镍材料置于硝酸根浓度为1.5mol/L的硝酸镍溶液中浸泡25min,然后取出干燥，再将干燥后的多孔镍材料置于热处理炉中,热处理炉中包含由氮气和乙炔组成的混合气氛，气体体积比为75%氮气，25%乙炔,在580℃条件下保温热处理8h,冷却。
将上述方法制备得到的材料置于电子显微镜下观察，如图1所示，在呈三维网状的多孔镍金属材料上覆载复合了多壁碳纳米管材料。
将上述覆载了碳纳米管的多孔镍复合材料与现有的常规多孔镍金属材料在相同条件下进行比表面积和抗拉强度检测。本发明的多孔镍复合材料比表面积平均值为2075.7cm2/cm3,而常规多孔金属材料的比表面积平均值在1778.4 cm2/cm3，在综合比表面积方面前者比后者提升了近15%。在材料抗拉强度性能方面，前者比后者提升了近23%。
实施例2
采用与实施例1基本相同制备方法，与其不同的工艺条件如下：
1.采用 110 PPI，厚度为 1.7mm的多孔铜材料为基体材料；
2.将多孔铜材料置于硝酸根浓度为2.5mol/L硝酸铜溶液中浸泡20min；
3.热处理采用氩气与乙炔混合气体，气体体积比为65%氮气，35%乙炔,热处理温度为650℃，热处理时间为6h。
将上述方法制备得到的材料置于电子显微镜下观察，在呈三维网状的多孔铜金属材料上覆载复合了多壁碳纳米管材料
上述覆载了碳纳米管的多孔铜复合材料的比表面积较常规多孔铜材料可提升近16%，而材料的抗拉强度也可提升25%。
实施例3
采用实施例1基本相同的方式制备，与其不同的工艺条件如下：
1. 采用120PPI，厚度为1.4mm的多孔镍铁材料为基体材料；
2. 将多孔镍铁材料置于硝酸根浓度为4.5mol/L硝酸镍铁混合溶液中浸泡10min；
3. 热处理采用氦气与甲烷混合气体,气体体积比为60%氮气，40%乙炔,热处理温度为800℃，热处理时间为4h；
将上述方法制备得到的材料置于电子显微镜下观察，在呈三维网状的多孔镍铁金属材料上覆载复合了多壁碳纳米管材料。
上述覆载了碳纳米管的多孔镍铁金属复合材料比表面积较常规多孔镍铁材料可提升近18%，而材料的抗拉强度也可提升21%。
Claims (5)
1.一种多孔金属复合材料的制备方法，其特征在于：将多孔金属材料置于硝酸盐溶液中一定时间，取出干燥后，放入热处理装置中于500～800℃温度下保温4～10h，热处理装置中包含由乙炔与保护气体混合组成的混合气氛；所述的保护气体选择氮气、氢气或惰性气体中的一种或多种混合气体。
2.如权利要求1所述的多孔金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述硝酸盐优选采用其金属离子与多孔金属材料的金属为同种金属的硝酸盐。
3.如权利要求1或2所述的多孔金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述硝酸盐的硝酸根浓度优选 1～5mol/L，所述多孔金属材料置于硝酸盐中的时间优选20～30min 。
4.如权利要求1或2所述的多孔金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述混合气氛优选乙炔与氮气组成的混合气体。
5.如权利要求3所述的多孔金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述混合气氛优选乙炔与氮气组成的混合气体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210198124.6A CN102690968B (zh) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | 多孔金属复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210198124.6A CN102690968B (zh) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | 多孔金属复合材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102690968A CN102690968A (zh) | 2012-09-26 |
| CN102690968B true CN102690968B (zh) | 2014-08-20 |
Family
ID=46856704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210198124.6A Active CN102690968B (zh) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | 多孔金属复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102690968B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104109823B (zh) * | 2014-07-04 | 2016-05-11 | 南昌航空大学 | 一种激光-感应复合熔覆碳纳米管增强富铁多孔复合材料的方法 |
| CN104846230B (zh) * | 2015-05-27 | 2017-01-11 | 苏州阿罗米科技有限公司 | 一种铝基石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN108872338B (zh) | 2017-05-08 | 2021-08-03 | 清华大学 | 生物传感器微电极及生物传感器 |
| CN108878895B (zh) | 2017-05-08 | 2021-01-05 | 清华大学 | 燃料电池电极及燃料电池 |
| CN109016778B (zh) * | 2017-06-09 | 2020-09-08 | 清华大学 | 多孔金属复合结构的制备方法 |
| CN109019563B (zh) | 2017-06-09 | 2021-02-26 | 清华大学 | 多孔金属复合结构 |
| CN109030595B (zh) | 2017-06-09 | 2023-09-26 | 清华大学 | 生物传感器电极及生物传感器 |
| CN110970596B (zh) * | 2018-09-29 | 2021-10-12 | 清华大学 | 锂离子电池负极及其制备方法及锂离子电池 |
| CN109719297B (zh) * | 2019-01-31 | 2020-12-15 | 广东科技学院 | 一种多孔金属复合材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101823689A (zh) * | 2010-02-20 | 2010-09-08 | 哈尔滨工业大学 | 一种制备多孔金属氧化物包覆碳纳米管复合材料的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5171809A (en) * | 1974-12-19 | 1976-06-22 | Ngk Spark Plug Co | Chitsukachitankishoketsugokinno seizoho |
| JP2010024468A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Tohoku Univ | ポーラス金属の製造方法およびポーラス金属 |
-
2012
- 2012-06-15 CN CN201210198124.6A patent/CN102690968B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101823689A (zh) * | 2010-02-20 | 2010-09-08 | 哈尔滨工业大学 | 一种制备多孔金属氧化物包覆碳纳米管复合材料的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JP特开2010-24468A 2010.02.04 |
| JP特开昭51-71809A 1976.06.22 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102690968A (zh) | 2012-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102690968B (zh) | 多孔金属复合材料的制备方法 | |
| US11569496B2 (en) | Lithium-ion rechargeable battery negative electrode active material and preparation method thereof, lithium-ion rechargeable battery negative electrode plate, and lithium-ion rechargeable battery | |
| CN104577086B (zh) | 一种预锂化和石墨烯包覆的介孔SiO负极材料及其制备方法 | |
| CN103000906B (zh) | 泡沫铜/碳纳米相复合锂离子电池负极材料的制备方法 | |
| CN103500819B (zh) | 一种表面修饰多孔状碳结构的碳纤维/硫复合正极材料及其制备方法 | |
| CN104716330A (zh) | 一种三维多孔集流体及其制备方法和用途 | |
| CN109148847B (zh) | 一种具有高倍率性能的硼掺杂改性的硬碳包覆负极材料及其液相制备方法 | |
| CN102709569A (zh) | 多孔金属复合材料 | |
| CN105655555A (zh) | 一种硅碳复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN107768645B (zh) | 一种多孔的氮掺杂碳纳米片复合负极材料及其制备方法 | |
| CN105514432B (zh) | 一种磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法 | |
| CN103427073A (zh) | 一种作为锂电池负极材料的介孔Si/C复合微球的制备方法 | |
| CN102820456B (zh) | 一种多孔碳/硫复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN109950547A (zh) | 一种修饰有非贵金属涂层的三维集流体 | |
| CN106992328B (zh) | 废旧磷酸铁锂正极材料在铁镍电池中资源化再利用的方法 | |
| CN102623677A (zh) | 一种高容量二氧化钼/碳负极材料的制备方法 | |
| CN104157834A (zh) | 螺旋钠米碳纤维作为锂离子电池负极材料的应用及电池负极制备方法 | |
| CN111435632B (zh) | 一种锂离子电容器及其制备方法 | |
| CN105428618A (zh) | 一种壳核型碳包覆金属硫化物纳米复合粒子的制备方法及其应用 | |
| CN112850708A (zh) | 高比表面积氮掺杂多孔碳材料的制备方法及应用 | |
| CN106784852A (zh) | 一种多孔金属复合材料 | |
| CN110429282A (zh) | 一种锂离子电池用新型纳米碳球负极材料 | |
| CN102887504B (zh) | 一种锂离子电池负极用碳材料的制备方法 | |
| WO2014056114A1 (en) | Method of producing porous electrodes for batteries and fuel cells | |
| CN103367765A (zh) | 多层石墨的制备方法和应用该多层石墨制备锂空气电池阴极的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |