一種納米碳電極復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種納米碳電極復(fù)合材料的制備方法，包括以下步聚：1)按以下組分和質(zhì)量百分比含量稱量原料：催化劑5％～10％、鋰鹽5％～10％、鐵鹽50％～55％和磷酸鹽30～40％；將上述原料加入分散劑后在球磨機(jī)中球磨，制得前體；2)將所得的前體放入60-70℃的真空烘箱中干燥10～30小時(shí)后放入氣氛保護(hù)管式真空爐中，然后通入氮?dú)饣驓鍤?，再通入甲烷氣體，保持壓力在1.5～2.0Mpa；3)將步驟2）中獲得的產(chǎn)物制得分散粉體，并用酚醛樹(shù)脂-P123高分子共聚物-原硅酸乙酯的溶膠等體積浸漬該分散粉體并經(jīng)充分縮合，自然冷卻到室溫，即制得納米碳電極復(fù)合材料。該方法能防止電極材料發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，既降低成本，又提高性能。
【專利說(shuō)明】一種納米碳電極復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于活性電池復(fù)合電極材料領(lǐng)域，涉及一種納米碳電極材料的制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]氫是最潔凈的能源，也是一種重要的工業(yè)原料，但氫的儲(chǔ)存與運(yùn)輸問(wèn)題限制了氫能的廣泛應(yīng)用。車載氫氧燃料電池能否得到廣泛的實(shí)際應(yīng)用，也與這一問(wèn)題能否得到解決密切相關(guān)。研究開(kāi)發(fā)性能優(yōu)異的儲(chǔ)氫材料是解決氫能的儲(chǔ)存與運(yùn)輸問(wèn)題的關(guān)鍵途徑之一。
[0003]鈷酸鋰作為鋰離子電池正極材料在移動(dòng)電話、攝錄像機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、媒體播放器等便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，但是，它在較高溫度下容易釋放出氧氣，帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患?，F(xiàn)在科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為鈷酸鋰不適合作為電動(dòng)汽車用高功率、高容量鋰離子電池正極材料。同時(shí)，由于鈷酸鋰價(jià)格昂貴，多年來(lái)鉛酸電池都?jí)旱剐哉紦?jù)了大部分的市場(chǎng)。因此，尋找低成本、高性能的正極材料是推動(dòng)鋰離子電池廣泛應(yīng)用的需要，尤其是發(fā)展電動(dòng)汽車(EV)、混合電動(dòng)車(HEV)的關(guān)鍵?？梢哉f(shuō)，從鋰離子電池市場(chǎng)化到現(xiàn)在，科學(xué)家就一直在尋找性價(jià)比更高的正極材料。磷酸鐵鋰價(jià)格便宜、比容量高、安全性能好，是理想的鋰離子電池正極材料，尤其是它較高溫度下的穩(wěn)定性能給高功率、高容量電池提供了安全保障，是動(dòng)力電池材料的理想選擇。但是磷酸鐵鋰電導(dǎo)率低，在充放電過(guò)程中易發(fā)生極化現(xiàn)象，大電流高倍率下容量大幅度下降，性能不很理想。磷酸鐵鋰要想真正實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，必須解決目前存在的這些問(wèn)題。
[0004]已有專利200410051045.8公開(kāi)用納米碳管為導(dǎo)電劑和磷酸鐵鋰作為鋰離子電池正極材料。但是在實(shí)際使用中，這種直接用納米碳管做導(dǎo)電劑的方法，納米碳管團(tuán)聚非常嚴(yán)重，因?yàn)榧{米碳管沒(méi)有和磷酸鐵鋰有效充分接觸，納米碳管利用率低。專利200510021505.7公開(kāi)了使用納米碳管作為導(dǎo)電劑及其極片的制作方法。鋰離子電池漿料固含量非常高，粘度大，采用這種方法很難使納米碳管充分
[0005]分散。因此，目前使用納米碳管的方法不能充分發(fā)揮它的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于納米碳管團(tuán)聚嚴(yán)重也不得不加大原料的用量，增加了成本，降低了復(fù)合材料的容量。
[0006]另外，電極材料是決定化學(xué)電源性能的關(guān)鍵之一。高性能電極材料的研究開(kāi)發(fā)，一直是化學(xué)電源研究領(lǐng)域的核心課題。同時(shí)需要對(duì)電極材料改性來(lái)改善其導(dǎo)電性，從而提高高倍率性能，還要保持其高可逆電化學(xué)容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性,并且需要成本低廉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種納米碳電極材料的制備方法，能防止電極材料發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，既降低成本，又提高性能。由該方法制得的電極材料吸附氫的過(guò)程可以短時(shí)間內(nèi)快速達(dá)到平衡；導(dǎo)電性高，內(nèi)阻小并降低成本，適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種納米碳電極復(fù)合材料的制備方法，包括以下步聚:
[0010]I)按以下組分和質(zhì)量百分比含量稱量原料:催化劑5%?10%、鋰鹽5%?10%、鐵鹽50%?55%和磷酸鹽30?40% ;所述的催化劑為金屬N1、Y、Zr和MgO的超細(xì)粉體，尺寸為500?500011111，其重量百分比分別為催化劑總重量的85%、5%、5%和10% ;所述的鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰和磷酸鋰的組合，其重量百分比分別為鋰鹽總重量的45125125%和5% ;所述的鐵鹽為草酸亞鐵和磷酸鐵，其重量百分比分別為鐵鹽總重量的70%和30% ;所述的磷酸鹽為磷酸二氫銨和磷酸銨，其重量百分比分別為磷酸鹽總重量的50%和50% ;將上述原料加入分散劑后在球磨機(jī)中以500?800r/m的轉(zhuǎn)速球磨10?15h，制得前體，加入分散劑的重量為上述原料重量的1%?5% ；
[0011]2)將所得的前體放入60_70°C的真空烘箱中干燥10?30小時(shí)后放入氣氛保護(hù)管式真空爐中，然后通入氮?dú)饣驓鍤猓獨(dú)饣驓鍤饬髁繛?00?600sccm，以20?25°C /分鐘的速度升溫至500?600°C，再通入流量為350?650sccm的甲烷氣體，保持壓力在1.5?
2.0Mpa ;同時(shí)關(guān)掉氮?dú)饣驓鍤?，?00?1000°C溫度下恒溫90?120min生長(zhǎng)納米碳管和碳纖維，其至少含有18個(gè)碳原子，所述納米碳管和碳纖維的長(zhǎng)度和直徑為5?20nm，比表面積為 100-500m2.g-1 ；
[0012]3)將步驟2)中獲得的產(chǎn)物分散于有機(jī)溶劑乙醇中，采用瞬態(tài)干燥方法制得分散粉體，并用酚醛樹(shù)脂-P123高分子共聚物-原硅酸乙酯的溶膠等體積浸潰該分散粉體并經(jīng)充分縮合，酚醛樹(shù)脂重量含量為溶膠總重量的40?50 %，P123高分子共聚物重量含量為溶膠總重量的20?30%，原硅酸乙酯重量含量為溶膠總重量的30?35%;酚醛樹(shù)脂的熱聚在100?105°C下進(jìn)行20小時(shí)；然后對(duì)上述處理的產(chǎn)物恢復(fù)氮?dú)饣驓鍤饬髁?，?0?25°C /分鐘的速度將溫度調(diào)整到600?80(TC，恒溫10?20h，保持壓力為常壓，然后將所得產(chǎn)物在氮?dú)饣驓鍤鈿夥毡Ｗo(hù)下自然冷卻到室溫，即制得納米碳電極復(fù)合材料。
[0013]優(yōu)選的是，步驟I)中所述的分散劑為去離子水、無(wú)水乙醇或丙酮。
[0014]在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟2)中的納米碳管是由石墨卷成的無(wú)縫中空管。
[0015]在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟2)中的納米碳管是單壁納米碳管或多壁納米碳管。
[0016]在上述任一方案中優(yōu)選的是，可用氧化錫、氧化銅、氧化釩、氧化亞鎳、氧化鉻、氧化鎢或其組合來(lái)代替步驟I)中的MgO，其重量百分比為催化劑總重量的10%。
[0017]在上述任一方案中優(yōu)選的是,可用氦氣、氖氣、CO或C02氣體來(lái)代替步驟2)和3)中的氮?dú)饣驓鍤狻?br> [0018]在上述任一方案中優(yōu)選的是,步驟I)中的球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為600r/m。
[0019]在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟2)中的氮?dú)饣驓鍤饬髁繛?50sccm，甲烷氣體流量為500SCCm，保持壓力在1.8Mpa ;所述納米碳管和碳纖維的長(zhǎng)度和直徑為15nm，比表面積為 300_m2.g_l ο
[0020]在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟3)中的酚醛樹(shù)脂熱聚在102°C下進(jìn)行20小時(shí)；然后對(duì)上述處理的產(chǎn)物恢復(fù)氮?dú)饣驓鍤饬髁?，?0?25°C /分鐘的速度將溫度調(diào)整到700°C，恒溫15h，保持壓力為常壓。
[0021]有益效果:
[0022]1.本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)生長(zhǎng)納米碳管和碳纖維，防止了團(tuán)聚，納米碳管或者碳纖維與磷酸鐵鋰有效接觸，降低了納米碳管或者碳纖維使用量，既降低了成本，又提高了磷酸鐵鋰的性倉(cāng)泛。[0023]2.可以明顯提高納米碳纖維的儲(chǔ)氫性能。
[0024]3.本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，形成具有導(dǎo)電性好的復(fù)合電極材料，從而提高高倍率性能，制得的粉體顆粒具有一定數(shù)量的納米通道，增加了電極的有效反應(yīng)面積和鋰離子進(jìn)出的通道，使電極材料有很高的可逆電化學(xué)容量；本發(fā)明的產(chǎn)品成本低廉，性能優(yōu)異，滿足電極材料大電流放電的要求，其制備方法簡(jiǎn)單，滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。
[0025]4.有自支撐整體結(jié)構(gòu)，無(wú)需后續(xù)成型；具有利于電解質(zhì)容儲(chǔ)、離子傳導(dǎo)和存儲(chǔ)的三維層次孔結(jié)構(gòu)；復(fù)合材料導(dǎo)電性好、內(nèi)阻?。粡?fù)合材料織構(gòu)調(diào)控靈活。
[0026]5.提高了離子電導(dǎo)率，又提高了電子電導(dǎo)率。
【具體實(shí)施方式】 [0027]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028]實(shí)施例1:
[0029]I)按以下組分和質(zhì)量百分比含量稱量原料:催化劑5g、鋰鹽5g、鐵鹽50g和磷酸鹽30g ;所述的催化劑為金屬N1、Y、Zr和MgO的超細(xì)粉體，尺寸為500nm，其重量百分比分別為催化劑總重量的85 %、5 %、5 %和10 %;所述的鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰和磷酸鋰的組合，其重量百分比分別為鋰鹽總重量的45^^25^^25%和5%;所述的鐵鹽為草酸亞鐵和磷酸鐵，其重量百分比分別為鐵鹽總重量的70%和30% ;所述的磷酸鹽為磷酸二氫銨和磷酸銨，其重量百分比分別為磷酸鹽總重量的50%和50% ;將上述原料加入分散劑后在球磨機(jī)中以500r/m的轉(zhuǎn)速球磨15h,制得前體,加入分散劑的重量為上述原料重量的1% ；
[0030]2)將所得的前體放入60°C的真空烘箱中干燥20小時(shí)后放入氣氛保護(hù)管式真空爐中，然后通入高純氮?dú)?N2純度≥99.999% )，流量為500sCCm，以25°C /分鐘的速度升溫至500°C，再通入流量為350sccm的甲烷氣體，保持壓力在1.5Mpa ;同時(shí)關(guān)掉氮?dú)?，?00°C溫度下恒溫120min生長(zhǎng)納米碳管和碳纖維，其至少含有18個(gè)碳原子，所述納米碳管和碳纖維的長(zhǎng)度和直徑為5nm，比表面積為100m2.g-1 ；
[0031]3)將步驟2)中獲得的產(chǎn)物分散于有機(jī)溶劑乙醇中，采用瞬態(tài)干燥方法制得分散粉體，并用酚醛樹(shù)脂-P123高分子共聚物-原硅酸乙酯的溶膠等體積浸潰該分散粉體并經(jīng)充分縮合，酚醛樹(shù)脂重量含量為溶膠總重量的40%，P123高分子共聚物重量含量為溶膠總重量的20%，原硅酸乙酯重量含量為溶膠總重量的35% ;酚醛樹(shù)脂的熱聚在105°C下進(jìn)行20小時(shí)；然后對(duì)上述處理的產(chǎn)物恢復(fù)氮?dú)饣驓鍤饬髁浚?0°C /分鐘的速度將溫度調(diào)整到600°C，恒溫20h，保持壓力為常壓，然后將所得產(chǎn)物在氮?dú)饣驓鍤鈿夥毡Ｗo(hù)下自然冷卻到室溫，即制得納米碳電極復(fù)合材料。
[0032]以制備的材料作為正極，然后以鋰片為對(duì)電極，美國(guó)Celgard2400為隔膜，以1.0mol.L-lLiPF6/EC+DMC[V(EC) =V(DMC) = 1:1]為電解液，在充滿氬氣的不銹鋼手套箱中裝配成扣式電池。在Land-BTLlO (藍(lán)電)全自動(dòng)電池程控測(cè)試儀上進(jìn)行恒流恒壓充放電測(cè)試，放電倍率分別為0.5~3C，充放電電壓范圍為4.5~5.5V。在IC倍率下放電容量為150mAh.g-1ο
[0033]在20°C和60atm的壓力下測(cè)得該方法制得的電極材料的氫吸附能力為IOmin內(nèi)大于等于 0.8 (gH2/100g)。
[0034]實(shí)施例2:[0035]1)按以下組分和質(zhì)量百分比含量稱量原料:催化劑5g、鋰鹽10g、鐵鹽55g和磷酸鹽40g ;所述的催化劑為金屬N1、Y、Zr和MgO的超細(xì)粉體，尺寸為500nm，其重量百分比分別為催化劑總重量的和10% ;所述的鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰和磷酸鋰的組合，其重量百分比分別為鋰鹽總重量的45%25%25%和5%;所述的鐵鹽為草酸亞鐵和磷酸鐵，其重量百分比分別為鐵鹽總重量的70%和30% ;所述的磷酸鹽為磷酸二氫銨和磷酸銨，其重量百分比分別為磷酸鹽總重量的50%和50% ;將上述原料加入分散劑后在球磨機(jī)中以800r/m的轉(zhuǎn)速球磨1Oh,制得前體,加入分散劑的重量為上述原料重量的5% ；
[0036]2)將所得的前體放入70°C的真空烘箱中干燥20小時(shí)后放入氣氛保護(hù)管式真空爐中，然后通入高純氮?dú)?N2純度≥99.999% )，流量為600sCCm，以20°C /分鐘的速度升溫至600°C，再通入流量為650sccm的甲烷氣體，保持壓力在2Mpa ;同時(shí)關(guān)掉氮?dú)猓?000°C溫度下恒溫90min生長(zhǎng)納米碳管和碳纖維，其至少含有18個(gè)碳原子，所述納米碳管和碳纖維的長(zhǎng)度和直徑為20nm，比表面積為250m2.g-1 ；
[0037]3)將步驟2)中獲得的產(chǎn)物分散于有機(jī)溶劑乙醇中，采用瞬態(tài)干燥方法制得分散粉體，并用酚醛樹(shù)脂-P123高分子共聚物-原硅酸乙酯的溶膠等體積浸潰該分散粉體并經(jīng)充分縮合，酚醛樹(shù)脂重量含量為溶膠總重量的40%，P123高分子共聚物重量含量為溶膠總重量的20%，原硅酸乙酯重量含量為溶膠總重量的35% ;酚醛樹(shù)脂的熱聚在100°C下進(jìn)行20小時(shí)；然后對(duì)上述處理的產(chǎn)物恢復(fù)氮?dú)饣驓鍤饬髁?，?0°C /分鐘的速度將溫度調(diào)整到800°C，恒溫10h，保持壓力為常壓，然后將所得產(chǎn)物在氮?dú)饣驓鍤鈿夥毡Ｗo(hù)下自然冷卻到室溫，即制得納米碳電極復(fù)合材料。
[0038]以制備的材料作為正極，然后以鋰片為對(duì)電極，美國(guó)Celgard2400為隔膜，以
.1.0mol.L-lLiPF6/EC+DMC[V(EC) =V(DMC) = 1:1]為電解液，在充滿氬氣的不銹鋼手套箱中裝配成扣式電池。在Land-BTLlO (藍(lán)電)全自動(dòng)電池程控測(cè)試儀上進(jìn)行恒流恒壓充放電測(cè)試，放電倍率分別為2.5~3.3C，充放電電壓范圍為5~6V。在IC倍率下放電容量為165mAh.g-1。
[0039]在20°C和60atm的壓力下測(cè)得該方法制得的電極材料的氫吸附能力為IOmin內(nèi)大于等于 0.92 (gH2/100g)。
[0040]實(shí)施例3:
[0041]I)按以下組分和質(zhì)量百分比含量稱量原料:催化劑10g、鋰鹽5g、鐵鹽50g和磷酸鹽35g ;所述的催化劑為金屬N1、Y、Zr和MgO的超細(xì)粉體，尺寸為500nm，其重量百分比分別為催化劑總重量的85 %、5 %、5 %和10 %;所述的鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰和磷酸鋰的組合，其重量百分比分別為鋰鹽總重量的45^^25^^25%和5%;所述的鐵鹽為草酸亞鐵和磷酸鐵，其重量百分比分別為鐵鹽總重量的70%和30% ;所述的磷酸鹽為磷酸二氫銨和磷酸銨，其重量百分比分別為磷酸鹽總重量的50%和50% ;將上述原料加入分散劑后在球磨機(jī)中以600r/m的轉(zhuǎn)速球磨IOh,制得前體,加入分散劑的重量為上述原料重量的2.5% ;
[0042]2)將所得的前體放入65°C的真空烘箱中干燥20小時(shí)后放入氣氛保護(hù)管式真空爐中，然后通入高純氮?dú)?N2純度≥99.999% )，流量為500sCCm，以22°C /分鐘的速度升溫至550°C，再通入流量為500sccm的甲烷氣體，保持壓力在1.8Mpa ;同時(shí)關(guān)掉氮?dú)?，?00°C溫度下恒溫IOOmin生長(zhǎng)納米碳管和碳纖維，其至少含有18個(gè)碳原子，所述納米碳管和碳纖維的長(zhǎng)度和直徑為15nm，比表面積為500m2.g-1 ；[0043]3)將步驟2)中獲得的產(chǎn)物分散于有機(jī)溶劑乙醇中，采用瞬態(tài)干燥方法制得分散粉體，并用酚醛樹(shù)脂-P123高分子共聚物-原硅酸乙酯的溶膠等體積浸潰該分散粉體并經(jīng)充分縮合，酚醛樹(shù)脂重量含量為溶膠總重量的50%，P123高分子共聚物重量含量為溶膠總重量的30%，原硅酸乙酯重量含量為溶膠總重量的30% ;酚醛樹(shù)脂的熱聚在102°C下進(jìn)行20小時(shí)；然后對(duì)上述處理的產(chǎn)物恢復(fù)氮?dú)饣驓鍤饬髁浚?2°C /分鐘的速度將溫度調(diào)整到700°C，恒溫15h，保持壓力為常壓，然后將所得產(chǎn)物在氮?dú)饣驓鍤鈿夥毡Ｗo(hù)下自然冷卻到室溫，即制得納米碳電極復(fù)合材料。
[0044]以制備的材料作為正極，然后以鋰片為對(duì)電極，美國(guó)Celgard2400為隔膜，以
1.0mol.L-lLiPF6/EC+DMC[V(EC) =V(DMC) = 1:1]為電解液，在充滿氬氣的不銹鋼手套箱中裝配成扣式電池。在Land-BTLlO (藍(lán)電)全自動(dòng)電池程控測(cè)試儀上進(jìn)行恒流恒壓充放電測(cè)試，放電倍率分別為3?3.5C，充放電電壓范圍為5.5?6.5V。在IC倍率下放電容量為 170mAh.g-1ο
[0045]在20°C和60atm的壓力下測(cè)得該方法制得的電極材料的氫吸附能力為IOmin內(nèi)大于等于 0.88 (gH2/100g)。
[0046]上述實(shí)施例中所提供的催化劑可按照下列步驟制備:
[0047](I)溶液的配制
[0048]將50ml含8.5gNi的硝酸鎳水溶液與50ml含5gY的硝酸釔水溶液和50ml含
8.5gNi的硝酸鋯水溶液混合，得溶液A ;將15g碳酸氫鈉配成150ml水溶液，得溶液B。
[0049](2)沉淀的制備
[0050]將溶液B在0°C以約8ml/min的速度滴入以氖氣強(qiáng)烈攪拌下的溶液A中，得沉淀，氖氣的充入速度為100ml/S。
[0051](3)催化劑的制備
[0052]將(2)所得沉淀經(jīng)去離子水洗滌、過(guò)濾，然后加入IOg的氧化鎂粉末，充分混合均勻，經(jīng)120°C干燥5小時(shí)，氬氣氣氛下400°C焙燒6小時(shí)后制得催化劑。
[0053]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0054]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種納米碳電極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步聚: 1)按以下組分和質(zhì)量百分比含量稱量原料:催化劑5%~10%、鋰鹽5%~10%、鐵鹽50%~55%和磷酸鹽30~40%;所述的催化劑為金屬N1、Y、Zr和MgO的超細(xì)粉體，尺寸為500~5000nm，其重量百分比分別為催化劑總重量的85%、5%、5%和10% ;所述的鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰和磷酸鋰的組合，其重量百分比分別為鋰鹽總重量的45%、25%、25%和5% ;所述的鐵鹽為草酸亞鐵和磷酸鐵，其重量百分比分別為鐵鹽總重量的70%和30% ;所述的磷酸鹽為磷酸二氫銨和磷酸銨，其重量百分比分別為磷酸鹽總重量的50%和50% ;將上述原料加入分散劑后在球磨機(jī)中以500~800r/m的轉(zhuǎn)速球磨10~15h，制得前體,加入分散劑的重量為上述原料重量的1%~5% ； 2)將所得的前體放入60-70°C的真空烘箱中干燥10~30小時(shí)后放入氣氛保護(hù)管式真空爐中，然后通入氮?dú)饣驓鍤?，氮?dú)饣驓鍤饬髁繛?00~600sccm，以20~25°C /分鐘的速度升溫至500~600°C，再通入流量為350~650sccm的甲烷氣體，保持壓力在1.5~2.0Mpa ;同時(shí)關(guān)掉氮?dú)饣驓鍤猓?00~1000°C溫度下恒溫90~120min生長(zhǎng)納米碳管和碳纖維，其至少含有18個(gè)碳原子，所述納米碳管和碳纖維的長(zhǎng)度和直徑為5~20nm，比表面積為 100-500m2.g-1 ； 3)將步驟2)中獲得的產(chǎn)物分散于有機(jī)溶劑乙醇中，采用瞬態(tài)干燥方法制得分散粉體，并用酚醛樹(shù)脂-P123高分子共聚物-原硅酸乙酯的溶膠等體積浸潰該分散粉體并經(jīng)充分縮合，酚醛樹(shù)脂重量含量為溶膠總重量的40~50%，P123高分子共聚物重量含量為溶膠總重量的20~30%，原硅酸乙酯重量含量為溶膠總重量的30~35%;酚醛樹(shù)脂的熱聚在100~105°C下進(jìn)行20小時(shí)；然后對(duì)上述處理的產(chǎn)物恢復(fù)氮?dú)饣驓鍤饬髁?，?0~25°C /分鐘的速度將溫度調(diào)整到600~800°C，恒溫10~20h，保持壓力為常壓，然后將所得產(chǎn)物在氮?dú)饣驓鍤鈿夥毡Ｗo(hù)下自然冷卻到室溫，即制得納米碳電極復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳電極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟I)中所述的分散劑為去離子水、無(wú)水乙醇或丙酮。`
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米碳電極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中的納米碳管是由石墨卷成的無(wú)縫中空管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米碳電極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中的納米碳管是單壁納米碳管或多壁納米碳管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米碳電極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，可用氧化錫、氧化銅、氧化銀、氧化亞鎳、氧化鉻、氧化鶴或其組合來(lái)代替步驟I)中的MgO,其重量百分比為催化劑總重量的10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的納米碳電極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，可用氦氣、氖氣、CO或C02氣體來(lái)代替步驟2)和3)中的氮?dú)饣驓鍤狻?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米碳電極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟I)中的球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為600r/m。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米碳電極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中的氮?dú)饣騃S氣流量為550sccm,甲燒氣體流量為500sccm,保持壓力在1.8Mpa ;所述納米碳管和碳纖維的長(zhǎng)度和直徑為15nm，比表面積為300-m2.g_l。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米碳電極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟3)中的酚醛樹(shù)脂熱聚在102°C下進(jìn)行20小時(shí)；然后對(duì)上述處理的產(chǎn)物恢復(fù)氮?dú)饣驓鍤饬髁?，?0~25°C /分鐘的速度將溫度調(diào)整到700°C，恒溫15h，保持壓力為常壓。
【文檔編號(hào)】H01M4/583GK103746118SQ201310485413
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】高虹, 李力 申請(qǐng)人:貴州特力達(dá)納米碳素科技有限公司, 李力