CN107068398B - 一种石墨烯-银复合电极的制备方法及其应用 - Google Patents
一种石墨烯-银复合电极的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107068398B CN107068398B CN201710144804.2A CN201710144804A CN107068398B CN 107068398 B CN107068398 B CN 107068398B CN 201710144804 A CN201710144804 A CN 201710144804A CN 107068398 B CN107068398 B CN 107068398B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silver
- graphene
- silver electrode
- electrode
- added
- 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
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 102
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims abstract description 102
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 60
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000001652 electrophoretic deposition Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 39
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 39
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 32
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 25
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 17
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical class CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 16
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 8
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 8
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 8
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 8
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 8
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000012224 working solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 7
- 229940023462 paste product Drugs 0.000 claims description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 7
- -1 After mixing evenly Substances 0.000 claims 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 abstract description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 5
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 3
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002365 multiple layer Substances 0.000 description 1
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 1
- XRRQZKOZJFDXON-UHFFFAOYSA-N nitric acid;silver Chemical compound [Ag].O[N+]([O-])=O XRRQZKOZJFDXON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/005—Electrodes
- H01G4/008—Selection of materials
- H01G4/0085—Fried electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/30—Stacked capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种石墨烯‑银复合电极的制备方法,该工艺具体通过将制备的氧化石墨烯分散液与硝酸银进行混合,并通过电泳沉积、冲洗、烘干、涂布、两段烧结、打磨等步骤制备得到石墨烯‑银复合电极。将这一石墨烯‑银复合电极应用于高压陶瓷电容器中,较之传统银电极,其扩散程度显著降低,有效增加了陶瓷电容器整体的耐压性能,且电容器的绝缘电阻大、不易老化,具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷电容器材料这一技术领域,特别涉及到一种石墨烯-银复合电极的制备方法及其应用。
背景技术
片式多层瓷介电容器是电子整机所需增幅最大的基础元件之一。其特点是体积小、质量轻、等效串联电阻小、频率阻抗特性好、无极性(在电路中不受反向电压的冲击影响)适合表面安装等。可用于定时、延时电路、耦合电路、滤波等。目前国内市场高压多层瓷介电容器成熟产品较少,与国外产品相比,还存在一定的差距。多层高压瓷介电容器工作频率高,(高频/射频)抗电强度大,广泛应用于功率放大器、开关电源、发射机、天线调谐等电路中作旁路、耦合、调谐、阻抗匹配和直流阻隔等作用。但高压多层片式陶瓷电容器在高电压下很容易击穿,这给高压产品的生产带来一定困难。其中,瓷料匹配的银浆料问题尤其突出。高压陶瓷电容器银电极在热处理过程中,会产生银的扩散,从而会降低陶瓷电容器的耐压性能;而同时,在高压陶瓷电容器的使用过程中,由于存在银的扩散,使高压陶瓷电容器的性能逐渐下降或失效。所以针对银电极浆料选择不当或银电极烧制热处理工艺不当造成的银层不致密,出现气泡和针孔,电镀后镀层耐焊接热、可焊性和附着力下降,老化通不过,元件电性能下降等问题,本发明致力于通过改进陶瓷电容器电极的制作工艺,以期待解决上述因为银电极扩散造成的电容器性能下降问题,期望生产出的石墨烯改进陶瓷电容器能满足行业的需求。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种石墨烯-银复合电极的制备方法,该工艺具体通过将制备的氧化石墨烯分散液与硝酸银进行混合,并通过电泳沉积、冲洗、烘干、涂布、两段烧结、打磨等步骤制备得到石墨烯-银复合电极。将这一石墨烯-银复合电极应用于高压陶瓷电容器中,较之传统银电极,其扩散程度显著降低,有效增加了陶瓷电容器整体的耐压性能,且电容器的绝缘电阻大、不易老化,具有较好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种石墨烯-银复合电极的制备方法,由以下步骤组成:
(1)在一个干燥的烧杯中加入100ml 98%的浓硫酸,烧杯放到冰水混合物中预冷5min,然后边搅拌边加入5份鳞片石墨、2份硝酸钠,再缓慢加入15份高锰酸钾,保持反应物温度在10℃以下,搅拌反应90-100min;
(2)将步骤(1)中的反应物连同烧杯一起放在35℃的水浴锅中进行保温20-30min;
(3)将步骤(2)中的反应物连同烧杯一起加热至90℃,向反应物中加入200ml去离子水,搅拌均匀后,将反应物连同烧杯放在冰水混合物中冷却,然后加入5ml 30%的双氧水,搅拌均匀后,过滤取沉淀物;
(4)将步骤(3)的沉淀物用5%的盐酸溶液洗涤3次,然后将沉淀物放在85℃的烘箱中干燥12小时,得到氧化石墨;
(5)将步骤(4)的氧化石墨5份加入到10份1-甲基-2-吡咯烷酮中,超声分散50-60min,制成氧化石墨烯分散液;
(6)将上述氧化石墨烯分散液用1-甲基-2-吡咯烷酮稀释成0.3g/L的浓度,然后加入硝酸银固体,搅拌溶解,使硝酸银的终浓度为1.5mmol/L,然后超声分散15-25分钟;
(7)将步骤(6)的氧化石墨烯工作液作为电泳沉积溶液,将准备好的陶瓷电极作为阴极,镍电极作为阳极,在电泳沉积池外加直流电压60V,电泳沉积120-150sec,在陶瓷电极表面得到氧化石墨烯-银电极层;
(8)将步骤(7)得到的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物用去离子水冲洗3次,60℃烘干;
(9)采用市售的银浆产品对步骤(8)干燥的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物进行涂布,涂布区域为复合物银电极表层范围;
(10)对步骤(9)的涂布银层进行两阶段烧结处理,第一阶段真空烧结炉的温度设置为420℃、550℃、680℃、800℃,每个温度保温烧结25-30min,升温速率为2℃/min,第二阶段真空烧结炉的温度设置为900℃,保温60min,升温速率为2.5℃/min,然后自然冷却至室温;
(11)将步骤(10)得到的陶瓷石墨烯银电极用砂纸打磨,然后用去离子水洗涤,烘干即得成品。
优选地,所述步骤(1)所述的鳞片石墨需要预先过筛处理,过筛孔径为32目。
优选地,所述步骤(3)中的过滤孔径为24目。
优选地,所述步骤(5)中超声频率为25kHz。
优选地,所述步骤(6)中超声频率为35kHz。
优选地,所述步骤(9)中银浆涂布层的厚度控制在2-3mm。
优选地,所述步骤(11)中砂纸选用6#金相砂纸。
同时,本发明还公开了前述石墨烯-银复合电极的制备方法所制得的电极在高压陶瓷电容器中的应用。
本发明与现有技术相比,其有益效果为:
(1)本发明的石墨烯-银复合电极的制备方法通过将制备的氧化石墨烯分散液与硝酸银进行混合,并通过电泳沉积、冲洗、烘干、涂布、两段烧结、打磨等步骤制备得到石墨烯-银复合电极。将这一石墨烯-银复合电极应用于高压陶瓷电容器中,较之传统银电极,其扩散程度显著降低,有效增加了陶瓷电容器整体的耐压性能,且电容器的绝缘电阻大、不易老化,具有较好的应用前景。
(2)本发明的石墨烯-银复合电极的制备方法原料易得、工艺步骤简单,适于大规模工业化运用,实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
(1)在一个干燥的烧杯中加入100ml 98%的浓硫酸,烧杯放到冰水混合物中预冷5min,然后边搅拌边加入5份鳞片石墨、2份硝酸钠,再缓慢加入15份高锰酸钾,保持反应物温度在10℃以下,搅拌反应90min, 鳞片石墨需要预先过筛处理,过筛孔径为32目;
(2)将步骤(1)中的反应物连同烧杯一起放在35℃的水浴锅中进行保温20min;
(3)将步骤(2)中的反应物连同烧杯一起加热至90℃,向反应物中加入200ml去离子水,搅拌均匀后,将反应物连同烧杯放在冰水混合物中冷却,然后加入5ml 30%的双氧水,搅拌均匀后,过滤取沉淀物, 过滤孔径为24目;
(4)将步骤(3)的沉淀物用5%的盐酸溶液洗涤3次,然后将沉淀物放在85℃的烘箱中干燥12小时,得到氧化石墨;
(5)将步骤(4)的氧化石墨5份加入到10份1-甲基-2-吡咯烷酮中,超声分散50min,超声频率为25kHz,制成氧化石墨烯分散液,;
(6)将上述氧化石墨烯分散液用1-甲基-2-吡咯烷酮稀释成0.3g/L的浓度,然后加入硝酸银固体,搅拌溶解,使硝酸银的终浓度为1.5mmol/L,然后超声分散15分钟, 超声频率为35kHz;
(7)将步骤(6)的氧化石墨烯工作液作为电泳沉积溶液,将准备好的陶瓷电极作为阴极,镍电极作为阳极,在电泳沉积池外加直流电压60V,电泳沉积120sec,在陶瓷电极表面得到氧化石墨烯-银电极层;
(8)将步骤(7)得到的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物用去离子水冲洗3次,60℃烘干;
(9)采用市售的银浆产品对步骤(8)干燥的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物进行涂布,涂布区域为复合物银电极表层范围, 银浆涂布层的厚度控制在2-3mm;
(10)对步骤(9)的涂布银层进行两阶段烧结处理,第一阶段真空烧结炉的温度设置为420℃、550℃、680℃、800℃,每个温度保温烧结25min,升温速率为2℃/min,第二阶段真空烧结炉的温度设置为900℃,保温60min,升温速率为2.5℃/min,然后自然冷却至室温;
(11)将步骤(10)得到的陶瓷石墨烯银电极用6#金相砂纸打磨,然后用去离子水洗涤,烘干即得成品。
将制得的石墨烯-银复合电极应用于高压陶瓷电容器并进行性能测试。
实施例2
(1)在一个干燥的烧杯中加入100ml 98%的浓硫酸,烧杯放到冰水混合物中预冷5min,然后边搅拌边加入5份鳞片石墨、2份硝酸钠,再缓慢加入15份高锰酸钾,保持反应物温度在10℃以下,搅拌反应93min, 鳞片石墨需要预先过筛处理,过筛孔径为32目;
(2)将步骤(1)中的反应物连同烧杯一起放在35℃的水浴锅中进行保温23min;
(3)将步骤(2)中的反应物连同烧杯一起加热至90℃,向反应物中加入200ml去离子水,搅拌均匀后,将反应物连同烧杯放在冰水混合物中冷却,然后加入5ml 30%的双氧水,搅拌均匀后,过滤取沉淀物, 过滤孔径为24目;
(4)将步骤(3)的沉淀物用5%的盐酸溶液洗涤3次,然后将沉淀物放在85℃的烘箱中干燥12小时,得到氧化石墨;
(5)将步骤(4)的氧化石墨5份加入到10份1-甲基-2-吡咯烷酮中,超声分散54min,超声频率为25kHz,制成氧化石墨烯分散液,;
(6)将上述氧化石墨烯分散液用1-甲基-2-吡咯烷酮稀释成0.3g/L的浓度,然后加入硝酸银固体,搅拌溶解,使硝酸银的终浓度为1.5mmol/L,然后超声分散18分钟, 超声频率为35kHz;
(7)将步骤(6)的氧化石墨烯工作液作为电泳沉积溶液,将准备好的陶瓷电极作为阴极,镍电极作为阳极,在电泳沉积池外加直流电压60V,电泳沉积130sec,在陶瓷电极表面得到氧化石墨烯-银电极层;
(8)将步骤(7)得到的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物用去离子水冲洗3次,60℃烘干;
(9)采用市售的银浆产品对步骤(8)干燥的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物进行涂布,涂布区域为复合物银电极表层范围, 银浆涂布层的厚度控制在2-3mm;
(10)对步骤(9)的涂布银层进行两阶段烧结处理,第一阶段真空烧结炉的温度设置为420℃、550℃、680℃、800℃,每个温度保温烧结27min,升温速率为2℃/min,第二阶段真空烧结炉的温度设置为900℃,保温60min,升温速率为2.5℃/min,然后自然冷却至室温;
(11)将步骤(10)得到的陶瓷石墨烯银电极用6#金相砂纸打磨,然后用去离子水洗涤,烘干即得成品。
将制得的石墨烯-银复合电极应用于高压陶瓷电容器并进行性能测试。
实施例3
(1)在一个干燥的烧杯中加入100ml 98%的浓硫酸,烧杯放到冰水混合物中预冷5min,然后边搅拌边加入5份鳞片石墨、2份硝酸钠,再缓慢加入15份高锰酸钾,保持反应物温度在10℃以下,搅拌反应98min, 鳞片石墨需要预先过筛处理,过筛孔径为32目;
(2)将步骤(1)中的反应物连同烧杯一起放在35℃的水浴锅中进行保温28min;
(3)将步骤(2)中的反应物连同烧杯一起加热至90℃,向反应物中加入200ml去离子水,搅拌均匀后,将反应物连同烧杯放在冰水混合物中冷却,然后加入5ml 30%的双氧水,搅拌均匀后,过滤取沉淀物, 过滤孔径为24目;
(4)将步骤(3)的沉淀物用5%的盐酸溶液洗涤3次,然后将沉淀物放在85℃的烘箱中干燥12小时,得到氧化石墨;
(5)将步骤(4)的氧化石墨5份加入到10份1-甲基-2-吡咯烷酮中,超声分散58min,超声频率为25kHz,制成氧化石墨烯分散液,;
(6)将上述氧化石墨烯分散液用1-甲基-2-吡咯烷酮稀释成0.3g/L的浓度,然后加入硝酸银固体,搅拌溶解,使硝酸银的终浓度为1.5mmol/L,然后超声分散22分钟, 超声频率为35kHz;
(7)将步骤(6)的氧化石墨烯工作液作为电泳沉积溶液,将准备好的陶瓷电极作为阴极,镍电极作为阳极,在电泳沉积池外加直流电压60V,电泳沉积140sec,在陶瓷电极表面得到氧化石墨烯-银电极层;
(8)将步骤(7)得到的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物用去离子水冲洗3次,60℃烘干;
(9)采用市售的银浆产品对步骤(8)干燥的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物进行涂布,涂布区域为复合物银电极表层范围, 银浆涂布层的厚度控制在2-3mm;
(10)对步骤(9)的涂布银层进行两阶段烧结处理,第一阶段真空烧结炉的温度设置为420℃、550℃、680℃、800℃,每个温度保温烧结28min,升温速率为2℃/min,第二阶段真空烧结炉的温度设置为900℃,保温60min,升温速率为2.5℃/min,然后自然冷却至室温;
(11)将步骤(10)得到的陶瓷石墨烯银电极用6#金相砂纸打磨,然后用去离子水洗涤,烘干即得成品。
将制得的石墨烯-银复合电极应用于高压陶瓷电容器并进行性能测试。
实施例4
(1)在一个干燥的烧杯中加入100ml 98%的浓硫酸,烧杯放到冰水混合物中预冷5min,然后边搅拌边加入5份鳞片石墨、2份硝酸钠,再缓慢加入15份高锰酸钾,保持反应物温度在10℃以下,搅拌反应100min, 鳞片石墨需要预先过筛处理,过筛孔径为32目;
(2)将步骤(1)中的反应物连同烧杯一起放在35℃的水浴锅中进行保温30min;
(3)将步骤(2)中的反应物连同烧杯一起加热至90℃,向反应物中加入200ml去离子水,搅拌均匀后,将反应物连同烧杯放在冰水混合物中冷却,然后加入5ml 30%的双氧水,搅拌均匀后,过滤取沉淀物, 过滤孔径为24目;
(4)将步骤(3)的沉淀物用5%的盐酸溶液洗涤3次,然后将沉淀物放在85℃的烘箱中干燥12小时,得到氧化石墨;
(5)将步骤(4)的氧化石墨5份加入到10份1-甲基-2-吡咯烷酮中,超声分散60min,超声频率为25kHz,制成氧化石墨烯分散液,;
(6)将上述氧化石墨烯分散液用1-甲基-2-吡咯烷酮稀释成0.3g/L的浓度,然后加入硝酸银固体,搅拌溶解,使硝酸银的终浓度为1.5mmol/L,然后超声分散25分钟, 超声频率为35kHz;
(7)将步骤(6)的氧化石墨烯工作液作为电泳沉积溶液,将准备好的陶瓷电极作为阴极,镍电极作为阳极,在电泳沉积池外加直流电压60V,电泳沉积150sec,在陶瓷电极表面得到氧化石墨烯-银电极层;
(8)将步骤(7)得到的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物用去离子水冲洗3次,60℃烘干;
(9)采用市售的银浆产品对步骤(8)干燥的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物进行涂布,涂布区域为复合物银电极表层范围, 银浆涂布层的厚度控制在2-3mm;
(10)对步骤(9)的涂布银层进行两阶段烧结处理,第一阶段真空烧结炉的温度设置为420℃、550℃、680℃、800℃,每个温度保温烧结30min,升温速率为2℃/min,第二阶段真空烧结炉的温度设置为900℃,保温60min,升温速率为2.5℃/min,然后自然冷却至室温;
(11)将步骤(10)得到的陶瓷石墨烯银电极用6#金相砂纸打磨,然后用去离子水洗涤,烘干即得成品。
将制得的石墨烯-银复合电极应用于高压陶瓷电容器并进行性能测试。
对比例1
(1)在一个干燥的烧杯中加入100ml 98%的浓硫酸,烧杯放到冰水混合物中预冷5min,然后边搅拌边加入5份鳞片石墨、1份硝酸钠,再缓慢加入5份高锰酸钾,保持反应物温度在10℃以下,搅拌反应90min, 鳞片石墨需要预先过筛处理,过筛孔径为32目;
(2)将步骤(1)中的反应物连同烧杯一起放在35℃的水浴锅中进行保温20min;
(3)将步骤(2)中的反应物连同烧杯一起加热至90℃,向反应物中加入200ml去离子水,搅拌均匀后,将反应物连同烧杯放在冰水混合物中冷却,然后加入5ml 30%的双氧水,搅拌均匀后,过滤取沉淀物, 过滤孔径为24目;
(4)将步骤(3)的沉淀物用5%的盐酸溶液洗涤3次,然后将沉淀物放在85℃的烘箱中干燥12小时,得到氧化石墨;
(5)将步骤(4)的氧化石墨5份加入到10份1-甲基-2-吡咯烷酮中,超声分散50min,超声频率为25kHz,制成氧化石墨烯分散液,;
(6)将上述氧化石墨烯分散液用1-甲基-2-吡咯烷酮稀释成0.3g/L的浓度,然后加入硝酸银固体,搅拌溶解,使硝酸银的终浓度为1.5mmol/L,然后超声分散15分钟, 超声频率为35kHz;
(7)将步骤(6)的氧化石墨烯工作液作为电泳沉积溶液,将准备好的陶瓷电极作为阴极,镍电极作为阳极,在电泳沉积池外加直流电压60V,电泳沉积120sec,在陶瓷电极表面得到氧化石墨烯-银电极层;
(8)将步骤(7)得到的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物用去离子水冲洗3次,60℃烘干;
(9)采用市售的银浆产品对步骤(8)干燥的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物进行涂布,涂布区域为复合物银电极表层范围, 银浆涂布层的厚度控制在2-3mm;
(10)对步骤(9)的涂布银层进行两阶段烧结处理,第一阶段真空烧结炉的温度设置为420℃、550℃、680℃、800℃,每个温度保温烧结25min,升温速率为2℃/min,第二阶段真空烧结炉的温度设置为900℃,保温60min,升温速率为2.5℃/min,然后自然冷却至室温;
(11)将步骤(10)得到的陶瓷石墨烯银电极用6#金相砂纸打磨,然后用去离子水洗涤,烘干即得成品。
将制得的石墨烯-银复合电极应用于高压陶瓷电容器并进行性能测试。
对比例2
(1)在一个干燥的烧杯中加入100ml 98%的浓硫酸,烧杯放到冰水混合物中预冷5min,然后边搅拌边加入5份鳞片石墨、2份硝酸钠,再缓慢加入15份高锰酸钾,保持反应物温度在10℃以下,搅拌反应100min, 鳞片石墨需要预先过筛处理,过筛孔径为32目;
(2)将步骤(1)中的反应物连同烧杯一起放在35℃的水浴锅中进行保温30min;
(3)将步骤(2)中的反应物连同烧杯一起加热至90℃,向反应物中加入200ml去离子水,搅拌均匀后,将反应物连同烧杯放在冰水混合物中冷却,然后加入5ml 30%的双氧水,搅拌均匀后,过滤取沉淀物, 过滤孔径为24目;
(4)将步骤(3)的沉淀物用5%的盐酸溶液洗涤3次,然后将沉淀物放在85℃的烘箱中干燥12小时,得到氧化石墨;
(5)将步骤(4)的氧化石墨5份加入到10份1-甲基-2-吡咯烷酮中,超声分散60min,超声频率为25kHz,制成氧化石墨烯分散液,;
(6)将上述氧化石墨烯分散液用1-甲基-2-吡咯烷酮稀释成0.3g/L的浓度,然后加入硝酸银固体,搅拌溶解,使硝酸银的终浓度为1.5mmol/L,然后超声分散25分钟, 超声频率为35kHz;
(7)将步骤(6)的氧化石墨烯工作液作为电泳沉积溶液,将准备好的陶瓷电极作为阴极,镍电极作为阳极,在电泳沉积池外加直流电压60V,电泳沉积150sec,在陶瓷电极表面得到氧化石墨烯-银电极层;
(8)将步骤(7)得到的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物用去离子水冲洗3次,60℃烘干;
(9)将步骤(8)得到的陶瓷石墨烯银电极用6#金相砂纸打磨,然后用去离子水洗涤,烘干即得成品。
将制得的石墨烯-银复合电极应用于高压陶瓷电容器并进行性能测试。
对使用了实施例1-4和对比例1-2的石墨烯-银复合电极的高压陶瓷电容器和作为对照例的市售银电极高压陶瓷电容器分别进行耐压测试、绝缘电阻、介电耗损这几项性能测试。测试结果见表1。从表1的结果可以看出,本发明制备方法所制得的复合电极在应用到高压陶瓷电容器后,其各项性能指标均优于使用了对比例所制备得到的复合电极的高压陶瓷电容器,更明显优于市售的银电极高压陶瓷电容器。
表1
耐压测试(550V) | 绝缘电阻(Ω) | 介电耗损 | |
实施例1 | 合格 | 6.73*10<sup>11</sup> | 0.429 |
实施例2 | 合格 | 6.52*10<sup>11</sup> | 0.437 |
实施例3 | 合格 | 6.68*10<sup>11</sup> | 0.431 |
实施例4 | 合格 | 6.69*10<sup>11</sup> | 0.433 |
对比例1 | 合格 | 9.85*10<sup>10</sup> | 0.573 |
对比例2 | 合格 | 9.16*10<sup>9</sup> | 0.603 |
对照例 | 击穿 | 7.16*10<sup>7</sup> | 0.973 |
本发明的石墨烯-银复合电极的制备方法通过将制备的氧化石墨烯分散液与硝酸银进行混合,并通过电泳沉积、冲洗、烘干、涂布、两段烧结、打磨等步骤制备得到石墨烯-银复合电极。将这一石墨烯-银复合电极应用于高压陶瓷电容器中,较之传统银电极,其扩散程度显著降低,有效增加了陶瓷电容器整体的耐压性能,且电容器的绝缘电阻大、不易老化,具有较好的应用前景。本发明的石墨烯-银复合电极的制备方法原料易得、工艺步骤简单,适于大规模工业化运用,实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种石墨烯-银复合电极的制备方法,其特征在于,由以下步骤组成:
(1)在一个干燥的烧杯中加入100ml 98%的浓硫酸,烧杯放到冰水混合物中预冷5min,然后边搅拌边加入5份鳞片石墨、2份硝酸钠,所述的鳞片石墨需要预先过筛处理,过筛孔径为32目,再缓慢加入15份高锰酸钾,保持反应物温度在10℃以下,搅拌反应90-100min;
(2)将步骤(1)中的反应物连同烧杯一起放在35℃的水浴锅中进行保温20-30min;
(3)将步骤(2)中的反应物连同烧杯一起加热至90℃,向反应物中加入200ml去离子水,搅拌均匀后,将反应物连同烧杯放在冰水混合物中冷却,然后加入5ml 30%的双氧水,搅拌均匀后,过滤取沉淀物,过滤孔径为24目;
(4)将步骤(3)的沉淀物用5%的盐酸溶液洗涤3次,然后将沉淀物放在85℃的烘箱中干燥12小时,得到氧化石墨;
(5)将步骤(4)的氧化石墨5份加入到10份1-甲基-2-吡咯烷酮中,超声分散50-60min,超声频率为25kHz,制成氧化石墨烯分散液;
(6)将上述氧化石墨烯分散液用1-甲基-2-吡咯烷酮稀释成0.3g/L的浓度,然后加入硝酸银固体,搅拌溶解,使硝酸银的终浓度为1.5mmol/L,然后超声分散15-25分钟,超声频率为35kHz;
(7)将步骤(6)的氧化石墨烯工作液作为电泳沉积溶液,将准备好的陶瓷电极作为阴极,镍电极作为阳极,在电泳沉积池外加直流电压60V,电泳沉积120-150sec,在陶瓷电极表面得到氧化石墨烯-银电极层;
(8)将步骤(7)得到的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物用去离子水冲洗3次,60℃烘干;
(9)采用市售的银浆产品对步骤(8)干燥的陶瓷电极-氧化石墨烯-银电极层复合物进行涂布,银浆涂布层的厚度控制在2-3mm,涂布区域为复合物银电极表层范围;
(10)对步骤(9)的涂布银层进行两阶段烧结处理,第一阶段真空烧结炉的温度设置为420℃、550℃、680℃、800℃,每个温度保温烧结25-30min,升温速率为2℃/min,第二阶段真空烧结炉的温度设置为900℃,保温60min,升温速率为2.5℃/min,然后自然冷却至室温;
(11)将步骤(10)得到的陶瓷石墨烯银电极用6#金相砂纸打磨,然后用去离子水洗涤,烘干即得成品。
2.如权利要求1所述石墨烯-银复合电极的制备方法所制得的电极在高压陶瓷电容器中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710144804.2A CN107068398B (zh) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | 一种石墨烯-银复合电极的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710144804.2A CN107068398B (zh) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | 一种石墨烯-银复合电极的制备方法及其应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107068398A CN107068398A (zh) | 2017-08-18 |
CN107068398B true CN107068398B (zh) | 2019-01-18 |
Family
ID=59621992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710144804.2A Active CN107068398B (zh) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | 一种石墨烯-银复合电极的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107068398B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108962499A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-12-07 | 深圳市中科睿金贵材科技有限公司 | 一种银和石墨烯的合成电线的方法 |
CN110237420A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-09-17 | 浙江诺尔康神经电子科技股份有限公司 | 一种包含氧化石墨烯的听性脑干刺激电极及其制作方法 |
CN111405741A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-07-10 | 武汉理工大学 | 低温等离子体发生装置 |
CN113131307B (zh) * | 2021-03-26 | 2023-01-24 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 滑环碳刷制备方法以及滑环碳刷 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1564822B2 (de) * | 1966-11-16 | 1970-11-19 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren mit Halbleiterschicht |
CN1049520C (zh) * | 1996-11-22 | 2000-02-16 | 清华大学 | 一种片式元件的端电极及其制备方法 |
JP4812118B2 (ja) * | 2007-03-23 | 2011-11-09 | Necトーキン株式会社 | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
CN202650842U (zh) * | 2012-03-27 | 2013-01-02 | 成都市华森电子信息产业有限责任公司 | 具有石墨烯导电层的层叠电容 |
CN103247362B (zh) * | 2013-04-17 | 2016-02-03 | 隆科电子(惠阳)有限公司 | 一种电子陶瓷元件的卑金属复合电极及其制备方法 |
CN105976893A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-09-28 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 无铅石墨烯/纳米银复合电子银浆及其制备方法 |
-
2017
- 2017-03-13 CN CN201710144804.2A patent/CN107068398B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107068398A (zh) | 2017-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107068398B (zh) | 一种石墨烯-银复合电极的制备方法及其应用 | |
CN110993347B (zh) | 一种烧结式铝电解电容器高压阳极箔及其制备方法 | |
CN110828183B (zh) | 基于烧结铝的铝电解电容器阳极箔的制作方法及电容器 | |
CN111146005A (zh) | 一种烧结式铝电解电容器低压阳极箔及其制备方法 | |
CN110993348B (zh) | 一种烧结式铝电解电容器超高压阳极箔及其制备方法 | |
CN110219032A (zh) | 一种超高电压铝电解电容器阳极箔的化成方法 | |
CN111599598B (zh) | 一种缩体牛角型铝电解电容器用高压阳极箔的制备工艺 | |
CN104538180B (zh) | 一种固体有机电解电容器的制作方法 | |
CN108658064B (zh) | 一种氮掺杂石墨烯及其制备方法 | |
CN103400694A (zh) | 一种高压电解电容器的制造方法 | |
CN109167062B (zh) | 一种氮气和氢气混合等离子体处理石墨粉末的方法 | |
CN108192247A (zh) | 一种铁电聚合物电卡材料及其制备方法 | |
CN108046795B (zh) | 一种高介电可调的钛酸锶钡基复合硅铝酸盐陶瓷介质材料 | |
CN107254707B (zh) | 一种多级发孔快速中高压电极箔的制造方法 | |
CN117373830B (zh) | 高介电常数复合膜的铝电解电容器阳极箔制造方法 | |
CN106057469B (zh) | 一种中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法 | |
CN116598141B (zh) | 一种表面羟基化烧结箔的制备方法 | |
CN115631940A (zh) | 一种包覆纳米氮化硼-氧化铝复合膜磁粉芯及其制备方法 | |
CN110644025A (zh) | 一种超薄镍铜合金箔及其制备方法 | |
CN112927940B (zh) | 一种降低钽电容器负温损耗角正切值的阴极制备方法 | |
CN107973600A (zh) | 一种钛酸钡基陶瓷粉体的制备方法 | |
CN114592228A (zh) | 一种可见光均匀高吸收的镁合金表面处理方法 | |
CN114394838A (zh) | 一种高击穿强度的高频覆铜基板及其制备方法 | |
CN105622084A (zh) | 一种氧化锌压敏电阻的制备方法 | |
CN109750340B (zh) | 一种镁合金绿色热控微弧氧化涂层的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |