CN115241403A - 一种max修饰电极板高效电极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MAX修饰电极板高效电极材料及其制备方法，本发明涉及电极材料制备技术领域。该MAX修饰电极板高效电极材料及其制备方法，料，通过提供MAX金属基复合材料以及混合溶液，通过放电等离子烧结法，将MAX金属基复合材料中结合较弱的元素分离，保证复合材料的升温时间同时缩短其烧结所需的时间，达到节能环保的效果，而后通过放电等离子烧结法，在所述将MAX金属基复合材料表面加入纳米粉末后镀复合材料，形成复合镀层，从而能够防止颗粒的接触和团聚，保证其内部的材料分布更加均匀，使得其拉伸强度以及导电率均得到明显的提升，同时通过复合材料为铜或锌或铝中的至少一种，降低了电极材料的制备成本，同时保证了电极材料的导电效果。
Description
技术领域
本发明涉及电极材料制备技术领域，具体为一种MAX修饰电极板高效电极材料及其制备方法。
背景技术
储能技术发展是保障清洁能源大规模发展和电网安全经济运行的关键。储能技术可以在电力系统中增加电能存储环节，使得电力实时平衡的“刚性”电力系统变得更加“柔性”，特别是抑制大规模清洁能源发电接入电网带来的波动性，提高电网运行的安全性、经济性、灵活性。随着社会对储能技术的不断重视，人们对储能产品的需求不仅仅停留在数量的增长，对于高性能的需求也越来越迫切。用户对于储能技术的追求也迫使新能源行业推出性能更高的产品，作为新型能源储存技术的要求是：容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全等，要解决这些问题，首先要大力发展新型储能技术。
在不更改电极规格时，传统的电极材料通常采用钢板或钛板作为基材，而后通过镀层的放大进行表面修饰，从而改善电极的机械性能和电化学性能，现有的方法通常是通过镀钌、铱等合金的方式来满足低阻抗、高电荷存储能力以及导电性能的要求，效果一般的同时造价较为昂贵。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种MAX修饰电极板高效电极材料及其制备方法，解决了难以提升其导电性能、造价过于昂贵的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种MAX修饰电极板高效电极材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、提供MAX金属基复合材料以及混合溶液，通过放电等离子烧结法，将MAX金属基复合材料中结合较弱的元素分离；
S2、通过放电等离子烧结法，在所述将MAX金属基复合材料表面加入纳米粉末后镀复合材料，形成复合镀层，即可得高效电极材料。
优选的，所述混合溶液主要包含有盐酸溶液以及氟化物，其中盐酸溶液与氟化物之间的比例为21:0.3，氟化物指含氟的有机或无机化合物；氟可与除He、Ne和Ar外的所有元素形成二元化合物。
优选的，所述盐酸溶液包括HF酸或HCL中的一种，所述盐溶液的浓度为2mmol/L-8mmol/L，HF酸为氢氟酸，是氟化氢气体的水溶液，清澈，无色、发烟的腐蚀性液体，具有极强的腐蚀性，能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体。
优选的，所述氟化物包含有氢氟酸HF、氟化钠NaF以及六氟化铀UF6中的至少一种或几种。
优选的，所述复合镀层包含有铜或锌或铝中的至少一种，所述复合镀层的厚度大于0nm且小于或等于50nm。
优选的，所述放电等离子烧结法的烧结温度700-900℃，放电等离子烧结法是利用放电等离子体进行烧结的；等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态，是除固态、液态和气态以外，物质的第四种状态；等离子体是电离气体，由大量正负带电粒子和中性粒子组成，并表现出集体行为的一种准中性气体，烧结压力控制在30-60MPa，烧结压力为50MPa为最优，烧结压力控制在10～100t，烧结压力为60t为最优，脉冲电流控制在5000～8000A，脉冲电流为6000A时为最优，烧结时间控制在2-4h之间。
一种MAX修饰电极板高效电极材料，由所述的一种MAX修饰电极板高效电极材料的制备方法制备得到，所述高效电极材料包括MAX金属基复合材料以及复合镀层。
所述MAX金属基复合材料以及复合镀层之间设有固溶体材料，固溶体材料指为溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相。
所述固溶体材料为LiFePO4或Li2MSiO4中的一种，所述固溶体材料的厚度为10-30nm。
有益效果
本发明提供了一种MAX修饰电极板高效电极材料及其制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果，该MAX修饰电极板高效电极材料及其制备方法，本发明所提供的高效电极材料，通过提供MAX金属基复合材料以及混合溶液，通过放电等离子烧结法，将MAX金属基复合材料中结合较弱的元素分离，保证复合材料的升温时间同时缩短其烧结所需的时间，达到节能环保的效果，而后通过放电等离子烧结法，在所述将MAX金属基复合材料表面加入纳米粉末后镀复合材料，形成复合镀层，从而能够防止颗粒的接触和团聚，保证其内部的材料分布更加均匀，使得其拉伸强度以及导电率均得到明显的提升，同时通过复合材料为铜或锌或铝中的至少一种，降低了电极材料的制备成本，同时保证了电极材料的导电效果。
附图说明
图1为本发明流程示意图。
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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种MAX修饰电极板高效电极材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、提供MAX金属基复合材料以及混合溶液，通过放电等离子烧结法，将MAX金属基复合材料中结合较弱的元素分离；
S2、通过放电等离子烧结法，在将MAX金属基复合材料表面加入纳米粉末后镀复合材料，形成复合镀层，即可得高效电极材料；
本发明实施例中，混合溶液主要包含有盐酸溶液以及氟化物，其中盐酸溶液与氟化物之间的比例为21:0.3，氟化物指含氟的有机或无机化合物；氟可与除He、Ne和Ar外的所有元素形成二元化合物；
本发明实施例中，盐酸溶液包括HF酸或HCL中的一种，盐溶液的浓度为2mmol/L-8mmol/L，HF酸为氢氟酸，是氟化氢气体的水溶液，清澈，无色、发烟的腐蚀性液体，具有极强的腐蚀性，能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体；
本发明实施例中，氟化物包含有氢氟酸HF、氟化钠NaF以及六氟化铀UF6中的至少一种或几种；
本发明实施例中，复合镀层包含有铜或锌或铝中的至少一种，复合镀层的厚度大于0nm且小于或等于50nm；
本发明实施例中，放电等离子烧结法的烧结温度700-900℃，放电等离子烧结法是利用放电等离子体进行烧结的；等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态，是除固态、液态和气态以外，物质的第四种状态；等离子体是电离气体，由大量正负带电粒子和中性粒子组成，并表现出集体行为的一种准中性气体，烧结压力控制在30-60MPa，烧结压力为50MPa为最优，烧结压力控制在10～100t，烧结压力为60t为最优，脉冲电流控制在5000～8000A，脉冲电流为6000A时为最优，烧结时间控制在2-4h之间；
本发明实施例公开了一种MAX修饰电极板高效电极材料，由一种MAX修饰电极板高效电极材料的制备方法制备得到，高效电极材料包括MAX金属基复合材料以及复合镀层；
MAX金属基复合材料以及复合镀层之间设有固溶体材料，固溶体材料指为溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相；
固溶体材料为LiFePO4或Li2MSiO4中的一种，固溶体材料的厚度为10-30nm。
综上，本发明所提供的高效电极材料，提供MAX金属基复合材料以及混合溶液，通过放电等离子烧结法，将MAX金属基复合材料中结合较弱的元素分离，保证复合材料的升温时间同时缩短其烧结所需的时间，达到节能环保的效果，而后通过放电等离子烧结法，在将MAX金属基复合材料表面加入纳米粉末后镀复合材料，形成复合镀层，从而能够防止颗粒的接触和团聚，保证其内部的材料分布更加均匀，使得其拉伸强度以及导电率均得到明显的提升，同时通过复合材料为铜或锌或铝中的至少一种，降低了电极材料的制备成本，同时保证了电极材料的导电效果。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
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。
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 (9)
1.一种MAX修饰电极板高效电极材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、提供MAX金属基复合材料以及混合溶液，通过放电等离子烧结法，将MAX金属基复合材料中结合较弱的元素分离；
S2、通过放电等离子烧结法，在所述将MAX金属基复合材料表面加入纳米粉末后镀复合材料，形成复合镀层，即可得高效电极材料。
2.根据权利要求1所述的一种MAX修饰电极板高效电极材料的制备方法，其特征在于：所述混合溶液主要包含有盐酸溶液以及氟化物，其中盐酸溶液与氟化物之间的比例为21:0.3。
3.根据权利要求2所述的一种MAX修饰电极板高效电极材料的制备方法，其特征在于：所述盐酸溶液包括HF酸或HCL中的一种，所述盐溶液的浓度为2mmol/L-8mmol/L。
4.根据权利要求2所述的一种MAX修饰电极板高效电极材料的制备方法，其特征在于：所述氟化物包含有氢氟酸HF、氟化钠NaF以及六氟化铀UF6中的至少一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种MAX修饰电极板高效电极材料的制备方法，其特征在于：所述复合镀层包含有铜或锌或铝中的至少一种，所述复合镀层的厚度大于0nm且小于或等于50nm。
6.根据权利要求1所述的一种MAX修饰电极板高效电极材料的制备方法，其特征在于：所述放电等离子烧结法的烧结温度700-900℃，烧结压力为30-60MPa，时间为2-4h。
7.一种MAX修饰电极板高效电极材料，其特征在于：由权利要求1-6任一项所述的一种MAX修饰电极板高效电极材料的制备方法制备得到，所述高效电极材料包括MAX金属基复合材料以及复合镀层。
8.根据权利要求7所述的一种MAX修饰电极板高效电极材料，其特征在于：所述MAX金属基复合材料以及复合镀层之间设有固溶体材料。
9.根据权利要求8所述的一种MAX修饰电极板高效电极材料，其特征在于：所述固溶体材料为LiFePO4或Li2MSiO4中的一种，所述固溶体材料的厚度为10-30nm。
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|---|---|---|---|---|
| CN115986099A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-04-18 | 天津大学 | 一种用于无枝晶锌金属电池负极的三维碳骨架锌复合材料及制备方法 |
| CN115986099B (zh) * | 2022-12-15 | 2024-05-14 | 天津大学 | 一种用于无枝晶锌金属电池负极的三维碳骨架锌复合材料及制备方法 |
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