所示；在660-800°C下，高温发泡lh，最终得到了碳纳米管三维分布均匀、气孔均匀的多孔铝/碳纳米管复合材料，如图3所示。图4为复合电极材料经过压制、组装获得铝离子电池的结构示意图。图5为本实施例铝电极组装成铝电池的充放电图，显示碳纳米管在铝电极中添加量为1%时，铝电池的首次充电比容量为75mAh g1，而放电比容量为68mAh g 1O
[0042]实施例2
[0043]将铝胚料经过乳制，得到厚度为10 μπι的铝箔；为了增加碳纳米管与铝基材的相亲性，使用镀镍碳纳米管，然后加入分散剂、稳定剂、乙醇经过搅拌，再加入氢化钛搅拌、砂磨获得碳纳米管浓度为5wt%，氢化钛浓度为0.3wt%的浆料；在涂布机上，将碳纳米管、氢化钛浆料涂至铝箔上，同时控制厚度，在120°C进行干燥处理，即得复合铝箔；通过叠片机，将涂碳纳米管、氢化钛的铝箔进行叠片，在500°C下，将叠片进行反复三维乳制，包括沿垂直堆垛箔面的二维方向半固态的压延，然后叠片、卷绕，沿轴方向对复合箔进行乳制；在660-800°C下，高温发泡lh，获得了碳纳米管三维分布均匀、气孔均匀的多孔铝/碳纳米管复合材料；经过一定压力的压制，获得铝电极，最后组装成铝空气电池，如图6所示。
[0044]实施例3
[0045]将铝胚料经过乳制，得到厚度为5 μπι的铝箔；在碳纳米管中加入分散剂、稳定剂、乙醇经过搅拌，砂磨获得碳纳米管浓度为5wt%的浆料；在涂布机上，将碳纳米管浆料涂至铝箔上，同时控制厚度，在120°C进行干燥处理，即得复合铝箔；通过叠片机，将涂碳纳米管的铝箔进行叠片，在500°C下，将叠片进行反复三维乳制，包括沿垂直堆垛箔面的二维方向半固态的压延，然后叠片、卷绕，沿轴方向对复合箔进行乳制，最终得到了碳纳米管三维分布均匀的铝/碳纳米管复合材料。复合电极材料经过压制、组装获得铝离子电池，图7为本实施例铝电极组装成铝电池的充放电图，显示碳纳米管在铝电极中添加量为I %时，铝电池的首次充电比容量为60mAh g \而放电比容量为53mAh g1。
[0046]实施例4
[0047]其它反应条件和实施例1相同，将发泡剂氢化钛加入量换成0.5wt%，最后制备得到铝电极，孔隙率为20%，组装为组装成铝电池，检测铝电池的首次充电比容量为79mAhg \而放电比容量为71mAh g 1O
[0048]实施例5
[0049]其它反应条件和实施例1相同，将发泡剂氢化钛加入量换成lwt%，最后制备得到铝电极，孔隙率为30%组装为组装成铝电池，检测铝电池的首次充电比容量为82mAh g1，而放电比容量为74mAh g 1O
[0050]实施例6
[0051]其它反应条件和实施例1相同，将发泡剂氢化钛加入量换成1.5wt%，最后制备得到铝电极，孔隙率为40 %，组装为组装成铝电池，检测铝电池的首次充电比容量为70mAhg1，而放电比容量为62mAh g 1O
[0052]实施例7
[0053]其它反应条件和实施例1相同，将发泡剂氢化钛加入量换成2wt%，最后制备得到铝电极，组装为组装成铝电池，孔隙率为50%，检测铝电池的首次充电比容量为55mAh g \而放电比容量为45mAh g 1O
[0054]实施例8
[0055]其它反应条件和实施例1相同，将发泡剂氢化钛换成“氢化钙”，最后制备得到铝电极，组装为组装成铝电池，检测铝电池的首次充电比容量为71mAh g \而放电比容量为64mAh g 1 ο
[0056]从上实施例可以看出，当碳纳米管含量lwt%，发泡剂添加量大于lwt%，电极孔隙率大于30%时，电池的首次充电比容量、放点比容量反而开始下降，因此发泡剂的优选添加量为0.5wt% -1wt %之间，铝电极孔隙率优选为20% -30%之间。
[0057]上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种铝/碳复合电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)采用铝胚料经过压延得到铝箔，厚度为0.Ιμπι-ΙΟΟΟμπι; (2)将纳米碳、发泡剂制备成浆料，利用涂布机涂覆至铝箔上并进行干燥处理； (3)利用叠片机或卷绕机，将涂有纳米碳、发泡剂的铝箔进折叠或卷绕； (4)在<500°C温度下，对步骤(3)所得材料进行三维反复乳制，使得纳米碳、发泡剂三维均匀分布于铝基材中； (5)在一定温度下，将步骤(4)所得材料进行高温发泡，获得多孔铝/纳米碳复合材料； (6)将步骤(5)所得材料放置在固定尺寸的模具中，在一定压力下进行压制，即得铝/碳复合电极。2.根据权利要求1所述的一种铝/碳复合电极的制备方法，其特征在于，所述发泡剂选自氢化钛、氢化锆、氢化钙、氢化镁、氢化铒中的一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的一种铝/碳复合电极的制备方法，其特征在于，发泡剂添加量为电极复合材料总重量0.1wt% _2wt%。4.根据权利要求1所述的一种铝/碳复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，纳米碳的涂层厚度为0.01-100 μ m05.根据权利要求1所述的一种铝/碳复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将纳米碳、发泡剂在醇类、酮类易挥发液体中均匀分散液得到浆料。6.根据权利要求1所述的一种铝/碳复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，三维反复乳制为对于涂有纳米碳的铝箔进行叠片后，沿垂直堆垛箔面的二维方向压延，然后叠片、卷绕，沿轴方向进行乳制，然后按照此工序反复进行N次，N多2。7.根据权利要求1所述的一种铝/碳复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，高温发泡温度为660-800°C，发泡时间为10-120min，孔隙率为30% -98%。8.根据权利要求1所述的一种铝/碳复合电极的制备及应用，其特征在于，铝/碳复合电极中的纳米碳含量为电极复合材料总重量的0.01% -20wt%。9.根据权利要求1所述的一种铝/碳复合电极的制备方法，其特征在于，铝/碳复合电极中的纳米碳选自碳纳米管、富勒稀、石墨稀、氧化石墨稀中的一种或两种以上的组合；为了进一步增加与基体的相亲性，也可以选自镀镍、铜、锌、金、银的碳纳米管、富勒烯、石墨烯、氧化石墨烯中的一种或两种以上的组合。10.一种铝/碳复合电极，其特征在于，其通过如下步骤制备得到: (1)采用铝胚料经过压延得到铝箔，厚度为0.1μπι-1000 μπι; (2)将纳米碳、发泡剂制备成浆料，利用涂布机涂覆至铝箔上并进行干燥处理； (3)利用叠片机或卷绕机，将涂有纳米碳、发泡剂的铝箔进折叠或卷绕； (4)在<500°C温度下，对步骤(3)所得材料进行三维反复乳制，使得纳米碳、发泡剂三维均匀分布于铝基材中； (5)在一定温度下，将步骤(4)所得材料进行高温发泡，获得多孔铝/纳米碳复合材料； (6)将步骤(5)所得材料放置在固定尺寸的模具中，在一定压力下进行压制，即得铝/碳复合电极。
【专利摘要】本发明公开了一种铝/碳复合电极的制备方法，该方法将铝胚料压延成箔，再将纳米碳、发泡剂浆料涂于铝箔上，经过干燥，叠片或卷绕，反复三维轧制、高温发泡，获得多孔铝/纳米碳均匀混合的复合材料，然后将该多孔复合材料在模具中进行压制，制作成铝/碳复合电极。本发明有效地解决了铝电极易产生副反应，金属使用率低、电压滞后等缺点，可以显著提高铝电池的导电、导热性能及使用寿命，具有工艺简单，易规模化生产等优点。
【IPC分类】H01M4/134, H01M4/583, H01M4/06, H01M4/38, H01M4/04, B82Y30/00, H01M4/133, H01M4/96, C01B31/02
【公开号】CN105161698
【申请号】CN201510475051
【发明人】李峰, 李红, 董明
【申请人】苏州第一元素纳米技术有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月6日