CN111850602A - 氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，S1:将预处理的石墨粉与粘结剂、过渡金属氧化物按100：0.1~2:0.5~5（重量比）比例混合，混合成膏体状态;S2:将S1膏体样品涂覆到预处理的铝箔上并施加压力，卷绕成柱状，在烘箱中烘干，然后在高温气氛炉中焙烧，本发明的电极的制备方法使得该电极不仅能延长阳极的使用寿命，而且能降低析氯过电位，同时制成的卷绕式的复合石墨电极，能提高氯化钠水溶液的电解效率。

Description

氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法

技术领域

本发明属于电解技术领域，具体为氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法。

背景技术

现有的，石墨中浸渍亚麻油以及石蜡，虽然石墨电极的寿命得到改善，但析氯过电位升高，能耗增加；苏联专利975833以石墨为基体，浸涂过渡金属氧化物，之后再浸涂聚氨酯或聚苯乙烯，在低电流密度下电解，提高了石墨电极的使用寿命，但依然存在析氯过电位高，电耗高的问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，我们提出氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，解决了背景技术中提到的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，包括以下步骤：

氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，包括以下步骤：

S1: 将预处理的石墨粉与粘结剂、过渡金属氧化物按100：0.1~2:0.5~5（重量比）比例混合，混合成膏体状态;

S2: 将S1膏体样品涂覆到预处理的铝箔上并施加压力，卷绕成柱状，在烘箱中烘干，然后在高温气氛炉中焙烧；

S3: 将S2中焙烧后样品浸渍到有机聚合物溶液中（如聚氨酯、聚氯乙烯树脂、亚麻油等），取出后低温下烘干。

进一步的，所述S1中，石墨粉先经过热的浓硫酸处理，增加表面的活性位点，而后在掺杂过渡金属盐，与粘结剂一起混合成浆料，石墨粉、过渡金属盐与粘结剂的比例为：石墨粉：过渡金属盐：粘结剂=100:0.5-5:0.1-2（重量比）；S1中指的过渡金属氧化物包括为乙酸锰、乙酸镍、硝酸钴、氯化铁，能增加材料的活性位点，提高石墨阳极的反应活性，降低析氯过电位。

进一步的，所述石墨粉先在热的浓硫酸中处理5h，抽滤洗涤至中性，120℃烘箱中烘干；处理后的石墨粉与过渡金属盐、粘结剂按重量比为100:0.5-5:0.1-2混合，加入适量的溶剂水，制成浆料。

进一步的，制备的浆料分别均匀涂覆到正负极基底铝箔、铜箔上，置于真空烘箱80℃烘干，10 MPa压片机压片，得到正负极板。

进一步的，制备的正极板、负极板堆叠，堆叠顺序为正极板、隔膜、负极板顺序依次堆叠绕卷，在400-500℃下焙烧；制备的卷绕式复合电极浸渍到有机聚合物溶液中，取出后低温下烘干；所述正极板的铝箔厚度10-16μm，负极基底铝箔厚度6-12μm；所述有机聚合物溶液为聚氨酯、聚氯乙烯树脂或亚麻油。

进一步的，所述金属盐为乙酸锰、乙酸镍、硝酸钴、氯化铁一种及其两种以上的混合物；所述粘结剂为聚四氟乙烯或羧甲基纤维素。

进一步的，S2中涂覆样品时并施加压力的目的有利于材料接触更密实; 设计成卷绕式结构有利于增大比表面积，增加电极与溶液的接触面积，减小有效体积。

进一步的，S3中焙烧后的样品浸渍有机聚合物溶液能够延长电极的使用寿命。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，具备以下有益效果：

本发明的电极的制备方法使得该电极不仅能延长阳极的使用寿命，而且能降低析氯过电位，同时制成的卷绕式的复合石墨电极，能提高氯化钠水溶液的电解效率。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

本实用新形提供一种技术方案：氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1: 将预处理的石墨粉与粘结剂、过渡金属氧化物按100：0.1~2:0.5~5（重量比）比例混合，混合成膏体状态;

S2: 将S1膏体样品涂覆到预处理的铝箔上并施加压力，卷绕成柱状，在烘箱中烘干，然后在高温气氛炉中焙烧；

S3: 将S2中焙烧后样品浸渍到有机聚合物溶液中（如聚氨酯、聚氯乙烯树脂、亚麻油等），取出后低温下烘干。

进一步的，所述S1中，石墨粉先经过热的浓硫酸处理，增加表面的活性位点，而后在掺杂过渡金属盐，与粘结剂一起混合成浆料，石墨粉、过渡金属盐与粘结剂的比例为：石墨粉：过渡金属盐：粘结剂=100:0.5-5:0.1-2（重量比）；S1中指的过渡金属氧化物包括为乙酸锰、乙酸镍、硝酸钴、氯化铁，能增加材料的活性位点，提高石墨阳极的反应活性，降低析氯过电位。

进一步的，所述石墨粉先在热的浓硫酸中处理5h，抽滤洗涤至中性，120℃烘箱中烘干；处理后的石墨粉与过渡金属盐、粘结剂按重量比为100:0.5-5:0.1-2混合，加入适量的溶剂水，制成浆料。

进一步的，制备的浆料分别均匀涂覆到正负极基底铝箔、铜箔上，置于真空烘箱80℃烘干，10 MPa压片机压片，得到正负极板。

进一步的，制备的正极板、负极板堆叠，堆叠顺序为正极板、隔膜、负极板顺序依次堆叠绕卷，在400-500℃下焙烧；制备的卷绕式复合电极浸渍到有机聚合物溶液中，取出后低温下烘干；所述正极板的铝箔厚度10-16μm，负极基底铝箔厚度6-12μm；所述有机聚合物溶液为聚氨酯、聚氯乙烯树脂或亚麻油。

进一步的，所述金属盐为乙酸锰、乙酸镍、硝酸钴、氯化铁一种及其两种以上的混合物；所述粘结剂为聚四氟乙烯或羧甲基纤维素。

进一步的，S2中涂覆样品时并施加压力的目的有利于材料接触更密实; 设计成卷绕式结构有利于增大比表面积，增加电极与溶液的接触面积，减小有效体积。

进一步的，S3中焙烧后的样品浸渍有机聚合物溶液能够延长电极的使用寿命。

工作原理：将粒径4nm-5μm的Al2O3与EDTA按质量比为1:1比例混合研细，在压片机上以10 MPa压力压制成3*5cm（根据要求控制）大小薄片，然后置于高温炉中1000℃烧结5h，去除EDTA，得到多孔Al2O3膜。然后将多孔膜分别用乙醇、去离子水超声清洗，在120℃烘箱中烘干备用；将铝箔、铜箔分别裁成3*5cm大小条状，用蒸馏水、乙醇超声处理后备用；将一定量的石墨粉在热的浓硫酸中处理5h，处理结束后冷却，抽滤用去离子水洗涤至中性，烘干备用；将预处理的石墨粉与聚四氟乙烯、乙酸镍按100：0.1~2:0.5~5（重量比）比例混合均匀，加入一定量的蒸馏水和成膏体状态，然后涂覆到预理的3*5cm大小的铝箔、铜箔上，涂覆好的电极在60℃烘箱中烘干，施加并8 MPa压力，使材料更密实，与基体接触更充分；将以铝箔为基底的正极、铜箔为基底的负极与制备的多孔Al2O3膜卷绕成圆柱状，在高温氮气气氛炉中500℃下焙烧2h。（焙烧温度曲线：10℃/min由RT-200℃；2℃/min由200-400℃；10℃/min由400-500℃）; 将焙烧后的电极浸渍在聚氨酯溶液中过夜，取出后低温烘干（卷绕式石墨电极由正极、负极、隔膜组成）。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1: 将预处理的石墨粉与粘结剂、过渡金属氧化物按100：0.1~2:0.5~5（重量比）比例混合，混合成膏体状态;

S2: 将S1膏体样品涂覆到预处理的铝箔上并施加压力，卷绕成柱状，在烘箱中烘干，然后在高温气氛炉中焙烧；

S3: 将S2中焙烧后样品浸渍到有机聚合物溶液中（如聚氨酯、聚氯乙烯树脂、亚麻油等），取出后低温下烘干。

2.根据权利要求1所述的氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，其特征在于：所述S1中，石墨粉先经过热的浓硫酸处理，增加表面的活性位点，而后在掺杂过渡金属盐，与粘结剂一起混合成浆料，石墨粉、过渡金属盐与粘结剂的比例为：石墨粉：过渡金属盐：粘结剂=100:0.5-5:0.1-2（重量比）；S1中指的过渡金属氧化物包括为乙酸锰、乙酸镍、硝酸钴、氯化铁，能增加材料的活性位点，提高石墨阳极的反应活性，降低析氯过电位。

3.根据权利要求2所述的氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，其特征在于：所述石墨粉先在热的浓硫酸中处理5h，抽滤洗涤至中性，120℃烘箱中烘干；处理后的石墨粉与过渡金属盐、粘结剂按重量比为100:0.5-5:0.1-2混合，加入适量的溶剂水，制成浆料。

4.根据权利要求3所述的氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，其特征在于：制备的浆料分别均匀涂覆到正负极基底铝箔、铜箔上，置于真空烘箱80℃烘干，10 MPa压片机压片，得到正负极板。

5.根据权利要求4所述的氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，其特征在于：制备的正极板、负极板堆叠，堆叠顺序为正极板、隔膜、负极板顺序依次堆叠绕卷，在400-500℃下焙烧；制备的卷绕式复合电极浸渍到有机聚合物溶液中，取出后低温下烘干；所述正极板的铝箔厚度10-16μm，负极基底铝箔厚度6-12μm；所述有机聚合物溶液为聚氨酯、聚氯乙烯树脂或亚麻油。

6.根据权利要求2所述的氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，其特征在于：所述金属盐为乙酸锰、乙酸镍、硝酸钴、氯化铁一种及其两种以上的混合物；所述粘结剂为聚四氟乙烯或羧甲基纤维素。

7.根据权利要求1所述的氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，其特征在于：S2中涂覆样品时并施加压力的目的有利于材料接触更密实; 设计成卷绕式结构有利于增大比表面积，增加电极与溶液的接触面积，减小有效体积。

8.根据权利要求1所述的氯化物水溶液电解用复合石墨电极的制备方法，其特征在于：S3中焙烧后的样品浸渍有机聚合物溶液能够延长电极的使用寿命。