CN105668547A - 碳电极的制备方法和碳电极 - Google Patents

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梁森
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Abstract

碳电极的制备方法,包括:将用于制备炭基薄膜的材料制成喷涂液;将所述喷涂液喷涂到石墨片的炭基材料附着面上,以使所述石墨片的所述炭基材料附着面上附着有炭基材料;烘干喷涂后的所述石墨片,以得到碳电极。本发明实施例还提供一种碳电极。

Description

碳电极的制备方法和碳电极
技术领域
本发明涉及电容去离子技术领域,特别涉及一种碳电极的制备方法和碳电极。
背景技术
电容去离子模块通过置放在其中的电极来进行脱盐操作的,电极的传统制备方案为:碳、作为粘结剂的聚合物和导电添加剂以一定比例混合后研磨至混合物分散均匀,将混合粉末在10-30MPa压力下压铸5分钟左右后,把压铸成型的碳电极放入烘箱中在80℃下烘烤若干小时。在实际应用中,传统的电极制备方案制备周期长,而且成本高、难以规模化生产。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种碳电极的制备方法和碳电极。
本发明实施例提供一种碳电极的制备方法,包括:
将用于制备炭基薄膜的材料制成喷涂液;
将所述喷涂液喷涂到石墨片的炭基材料附着面上,以使所述石墨片的所述炭基材料附着面上附着有炭基材料;
烘干喷涂后的所述石墨片,以得到碳电极。
本发明实施例还提供一种碳电极,为前述方法所制成的碳电极,所述碳电极包括石墨片和炭基材料,所述石墨片包括炭基材料附着面,所述炭基材料附着面上附着有喷涂到所述石墨片上的炭基材料。
本发明实施例通过改进碳电极的制备方法,使碳电极的制备操作变得简单化,减小制备周期,降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1是一较佳实施方式的碳电极的制备方法的流程图。
附图2是一较佳实施方式的碳电极的示意图。
附图3是本发明实施例的碳电极在不同电压下的电容去离子性能曲线图。
其中,碳电极1、石墨片2、炭基材料3。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明实施例提供一种碳电极的制备方法,其具体实施方式可包括:
步骤S110,将用于制备炭基薄膜的材料制成喷涂液;
步骤S111,将喷涂液喷涂到石墨片的炭基材料附着面上,以使石墨片的炭基材料附着面上附着有炭基材料;
步骤S112,烘干喷涂后的石墨片,以得到碳电极。
具体的,步骤S110中将用于制备炭基薄膜的材料制成喷涂液的具体实施可包括:用炭、导电炭黑和聚偏氟乙烯乳液按照指定比例配比溶解在N-甲基吡咯烷酮中,配置成喷涂液;搅拌喷涂液,使喷涂液中炭、导电炭黑以及聚偏氟乙烯乳液均匀溶解于N-甲基吡咯烷酮中。其中,为了使炭、导电炭黑以及聚偏氟乙烯乳液溶解均匀,需要不断搅拌喷涂液数小时,一般情况下,是5小时左右。
本发明实施例中,步骤S110所提到的指定比例是指炭、导电炭黑和聚偏氟乙烯乳液之间的质量比为8:1:1,其中,炭的材料可以选用碳气凝胶、碳纳米管、石墨烯、介孔碳、活性炭和碳纤维中任一种或几种。
具体的,步骤S112中烘干喷涂后的石墨片的具体实施可包括:将喷涂后的石墨片放进烘干炉;设定烘干温度为80℃,烘干喷涂后的石墨片两小时。
本发明实施例中,步骤S112烘干喷涂后的石墨片的操作可以重复进行多次,即用喷涂液对烘干的石墨片重复进行喷涂、以及重复烘干喷涂后的石墨片,直到指定厚度的炭基材料均匀的覆盖在炭基材料附着面上。通常可以将这个过程进行5次,最终,碳电极的厚度为0.5mm,石墨片的厚度为0.3mm,炭基材料的厚度为0.2mm。具体实验中,在面积为7x9cm的石墨片上可以喷涂大约1g的炭基混合物。如果以活性炭为例,以比表面换算时,相当于比表面积为1000m2/cm2。
本发明实施例中,步骤S111的喷涂操作可采用气压喷涂法,与其他方法相比,如刮涂法,气压喷涂法更容易实现大面积电极的制备,不需要额外的外力作用,制备的炭基薄膜更均匀,颗粒分布跟紧密。
如图2所示,本发明实施例还提供一种碳电极1,其可以为前述方法所制成的碳电极,其中,碳电极包括石墨片2和炭基材料3,石墨片2包括炭基材料附着面,炭基材料附着面上附着有喷涂到石墨片上的炭基材料3。
如前所述,炭基材料3可包括炭、导电炭黑、聚偏氟乙烯乳液以及N-甲基吡咯烷酮,是一种由炭、导电炭黑以及聚偏氟乙烯乳液按照指定比例配比溶解在N-甲基吡咯烷酮中配制而成的喷涂液。其中,指定比例是指炭、导电炭黑和聚偏氟乙烯乳液之间的质量比为8:1:1,炭的材料可包括碳气凝胶、碳纳米管、石墨烯、介孔碳、活性炭和碳纤维中任一种或多种,本发明实施例的碳电极1的厚度约为0.5mm,石墨片2的厚度约为0.3mm,炭基材料3的厚度约为0.2mm。
图3为利用气压喷涂法制备的活性炭电极的电容脱盐效率曲线。测试时,初始盐溶液浓度为520μS/cm,工作电压为1.0V、1.2V和1.4V。非常明显,在所有工作电压下,电导率的下降都非常明显,然而一旦将电路短路(0V),电导率开始回升。随着电压的升高(1.0V-1.4V),电导率下降的幅度也在增加。当电压有1.0V上升到1.4V,脱盐效率从15%上升到30%,相当于电吸附量从2mg/g增加到8mg/g。
本发明实施例通过改进碳电极的制备方法,使碳电极的制备操作变得简单化,减小了制备周期,降低了生产成本。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种碳电极的制备方法,其特征在于,包括:
将用于制备炭基薄膜的材料制成喷涂液;
将所述喷涂液喷涂到石墨片的炭基材料附着面上,以使所述石墨片的所述炭基材料附着面上附着有炭基材料;
烘干喷涂后的所述石墨片,以得到碳电极。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,将用于制备炭基薄膜的材料制成喷涂液包括:
用炭、导电炭黑和聚偏氟乙烯乳液按照指定比例配比溶解在N-甲基吡咯烷酮中,配置成所述喷涂液;
搅拌所述喷涂液,使所述喷涂液中所述炭、所述导电炭黑以及所述聚偏氟乙烯乳液均匀溶解于所述N-甲基吡咯烷酮中。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述指定比例是指所述炭、所述导电炭黑和所述聚偏氟乙烯乳液之间的质量比为8:1:1,所述炭的材料包括碳气凝胶、碳纳米管、石墨烯、介孔碳、活性炭和碳纤维中任一种。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,烘干喷涂后的所述石墨片包括:
将所述喷涂后的所述石墨片放进烘干炉;
设定烘干温度为80℃,烘干所述喷涂后的所述石墨片两小时。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,烘干喷涂后的所述石墨片之后,还包括:
用所述喷涂液对烘干的所述石墨片重复进行喷涂、以及重复烘干喷涂后的所述石墨片,直到指定厚度的所述炭基材料均匀的覆盖在所述炭基材料附着面上。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述碳电极的厚度为0.5mm,所述石墨片的厚度为0.3mm,所述炭基材料的厚度为0.2mm,所述指定厚度为0.2mm。
7.一种碳电极,其特征在于,为权利要求1-6任一所述方法所制成的碳电极,所述碳电极包括石墨片和炭基材料,所述石墨片包括炭基材料附着面,所述炭基材料附着面上附着有喷涂到所述石墨片上的炭基材料。
8.如权利要求7所述的碳电极,其特征在于,所述炭基材料包括炭、导电炭黑、聚偏氟乙烯乳液以及N-甲基吡咯烷酮,是一种由所述炭、所述导电炭黑以及所述聚偏氟乙烯乳液按照指定比例配比溶解在所述N-甲基吡咯烷酮中配制而成的喷涂液。
9.如权利要求7所述的碳电极,其特征在于,所述指定比例是指所述炭、所述导电炭黑和所述聚偏氟乙烯乳液之间的质量比为8:1:1,所述炭的材料包括碳气凝胶、碳纳米管、石墨烯、介孔碳、活性炭和碳纤维中任一种。
10.如权利要求7所述的碳电极,其特征在于,所述碳电极的厚度为0.5mm,所述石墨片的厚度为0.3mm,所述炭基材料的厚度为0.2mm。
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