一種礦熱爐用炭素電極高導連接劑及其制備的涂層電極制造技術

本發明專利技術涉及一種礦熱爐用炭素電極高導連接劑，其包括如下組分：新型碳納米材料和有機溶劑；所述新型碳納米材料和有機溶劑的質量比為1∶1000~1∶10。本發明專利技術制得的高導連接劑可降低電極接觸電阻。本發明專利技術同時涉及一種利用上述高導連接劑制備的涂層電極。本發明專利技術可降低電極接觸電阻、有效抵抗大電流擾動力及生產操作側壓力。

【技術實現步驟摘要】
一種礦熱爐用炭素電極高導連接劑及其制備的涂層電極
本專利技術涉及一種高導連接劑
，具體涉及一種礦熱爐用炭素電極高導連接劑及其制備的電極。
技術介紹
目前，碳元素系列電極主要包括炭電極和石墨電極。電極在使用過程中采用螺紋式連接方式，即使加工精度再精確也無法實現電極與電極之間的理想連接，都會存有接觸電阻，嚴重降低了電極的使用效率。由于碳納米材料具有良好的力學、電學及化學性能而被人們廣泛研究，特別是對于具有大比表面積、高的電導率和良好生物相容性的碳納米管、碳納米纖維和石墨烯更是研究的熱點。如何將碳納米材料應用到炭電極中，提高成品電極的理學性能，成為電極生產和研發過程中的新課題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種可降低電極接觸電阻的礦熱爐用炭素電極高導連接劑和使用上述連接劑制備的涂層電極。本專利技術采用如下技術方案：一種礦熱爐用炭素電極高導連接劑，其包括如下組分：新型碳納米材料和有機溶劑；所述新型碳納米材料和有機溶劑的質量比為1∶1000~1∶10。作為優選的，所述新型碳納米材料和有機溶劑的質量比為1∶1000~1∶100。所述高導連接劑通過如下方法制備：取上述一定比例的原料，將新型碳納米材料，加入到有機溶劑中，超聲混合1~2h。進一步的，所述新型碳納米材料為以碳原子為主要骨架，具有大比表面積、高電導率的納米級材料。進一步的，所述新型碳納米材料為碳納米管、碳納米纖維或石墨烯。進一步的，所述碳納米管為管徑在6nm以下的多層碳納米管。進一步的，所述石墨烯為具有10~20層結構的石墨烯。進一步的，所述碳納米纖維為空心或實心的高導電性的納米級碳纖維。進一步的，所述有機溶劑為無水乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或正丁醇。一種利用上述高導連接劑制備的涂層電極，電極本體上均勻涂覆有所述高導連接劑。上述涂層電極的制備方法為：（a）取上述一定比例新型碳納米材料和有機溶劑，將新型碳納米材料加入到有機溶劑中，超聲混合1~2h，得到高導連接劑。（b）在涂層電極本體上的電極接觸部位均勻涂覆步驟（a）得到的高導連接劑，待有機溶劑揮發后即得涂層電極。所述涂層電極本體為普通石墨電極、高功率石墨電極、超高功率石墨電極、普通炭電極、高功率炭電極或超高功率炭電極。碳納米管作為一維納米材料，可看作是石墨烯片層卷曲而成，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。碳納米纖維是由多層石墨片卷曲而成的纖維狀納米炭材料，它的直徑一般在10nm至500nm，長度分布在0.5m~100m，是介于納米碳管和普通碳纖維之間的準一維碳材料，具有較高的結晶取向度、較好的導電和導熱性能。石墨烯具有完美的二維晶體結構，它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，厚度為一個原子層。碳原子之間由σ鍵連接，結合方式為sp2雜化，這些σ鍵賦予了石墨烯極其優異的力學性質和結構剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強100倍，在石墨烯中，每個碳原子都有一個未成鍵的p電子，這些p電子可以在晶體中自由移動，且運動速度高達200000cm2?(V?s)-1，賦予了石墨烯良好的導電性。本專利技術的有益效果在于：本專利技術的高導連接劑，利用高導電性碳納米材料分散在有機溶劑中，制備成碳納米材料漿料，在電極接觸部位進行涂覆，形成搭橋網絡，大大降低涂層電極的接觸電阻，有效抵抗大電流擾動力及生產操作側壓力，大幅度降低電極斷裂風險。應用本專利技術的高導連接劑制備的電極，利用新型碳納米材料高離子遷移率的特性，在電極接觸表面涂覆一層新型碳納米材料漿料，達到理想連接，降低電極接觸電阻，提高成品電極的使用性能。附圖說明圖1為不同新型碳納米材料和有機溶劑比例條件下電極的電阻率曲線。具體實施方式下面結合圖1和實施例對本專利技術進行詳細說明。本專利技術保護范圍不限于實施例，本領域技術人員在權利要求限定的范圍內做出任何改動也屬于本專利技術保護的范圍。下述實施例1~8中所使用的電極規格相同。實施例1（1）碳納米材料漿料：取0.1g的碳納米管，加入到100g無水乙醇中，超聲混合1h；（2）把碳納米材料漿料均勻涂覆在石墨電極的電極接觸部位，晾之，待溶劑揮發后測接觸電阻率。實施例2（1）碳納米材料漿料：取0.1g的碳納米管，加入到50g無水乙醇中，超聲混合1h；（2）把碳納米材料漿料均勻涂覆在石墨電極的電極接觸部位，晾之，待溶劑揮發后測接觸電阻率。實施例3（1）碳納米材料漿料：取0.1g的碳納米管，加入到10g無水乙醇中，超聲混合1h；（2）把碳納米材料漿料均勻涂覆在石墨電極的電極接觸部位，晾之，待溶劑揮發后測接觸電阻率。實施例4（1）碳納米材料漿料：取1g的碳納米管，加入到10g無水乙醇中，超聲混合1h；（2）把碳納米材料漿料均勻涂覆在石墨電極的電極接觸部位，晾之，待溶劑揮發后測接觸電阻率。實施例5（1）碳納米材料漿料：取0.1g的石墨烯，加入到100g丙酮中，超聲混合1h；（2）把碳納米材料漿料均勻涂覆在石墨電極的電極接觸部位，晾之，待溶劑揮發后測接觸電阻率。實施例6（1）碳納米材料漿料：取1g的石墨烯，加入到100g的N,N-二甲基甲酰胺中，超聲混合1.5h；（2）把碳納米材料漿料均勻涂覆在石墨電極的電極接觸部位，晾之，待溶劑揮發后測接觸電阻率。實施例7（1）碳納米材料漿料：取0.1g的碳納米纖維，加入到100g的N-甲基吡咯烷酮中，超聲混合2h；（2）把碳納米材料漿料均勻涂覆在石墨電極的電極接觸部位，晾之，待溶劑揮發后測接觸電阻率。實施例8（1）碳納米材料漿料：取1g的碳納米纖維，加入到100g的正丁醇中，超聲混合1h；（2）把碳納米材料漿料均勻涂覆在石墨電極的電極接觸部位，晾之，待溶劑揮發后測接觸電阻率。對比例1直接取同實施例1等規格的電極小樣測接觸電阻率。效果例1實施例1~4以及對比例1所得產品指標見表1。表1由表1中的數據可知，高導連接劑涂覆下的涂層電極其接觸電阻明顯降低，并隨著碳納米管添加量的增加，電極的接觸電阻越來越小，當達到一定值后將不再增加，可能達到了碳納米管導電性的飽和點，可以得出，該高導連接劑能大大降低電極間的使用電阻，提高電極的使用理化性能。從圖1中同樣可以看出電阻率降低的這一規律，當碳納米管∶無水乙醇比例在1∶1000~1∶100區間時，電阻率的降低更為明顯。效果例2實施例1~8以及對比例1所得產品指標見表2。表2從表2中的數據對比可以看出，三種新型碳納米材料制備的連接劑對降低炭素電極接觸電阻都有效果，且在等比例條件下，可以看出，石墨烯的效果更佳，碳納米纖維的效果較碳納米管次之，并且都隨著添加量的增加而增加，可以得出，該類型的高導連接劑能大大降低電極間的使用電阻，提高電極的使用理化性能。上述各實施例和對比例選用石墨電極作為涂層電極本體，同樣的，選用炭電極也可得出上述結論。根據上述的實施例對本專利技術作了詳細描述。需說明的是，以上的實施例僅為了舉例說明專利技術而已。在不偏離本專利技術的精神和實質的前提下，本領域技術人員可以設計出本專利技術的多種替換方案和改進方案，其均應被理解為在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種礦熱爐用炭素電極高導連接劑，其特征在于，其包括如下組分：新型碳納米材料和有機溶劑；所述新型碳納米材料和有機溶劑的質量比為1∶1000~1∶10。

【技術特征摘要】
1.一種礦熱爐用炭素電極高導連接劑，其特征在于，其包括如下組分：新型碳納米材料和有機溶劑；所述新型碳納米材料和有機溶劑的質量比為1∶1000~1∶10。2.根據權利要求1所述的一種礦熱爐用炭素電極高導連接劑，其特征在于，所述新型碳納米材料為以碳原子為主要骨架，具有大比表面積、高電導率的納米級材料。3.根據權利要求2所述的一種礦熱爐用炭素電極高導連接劑，其特征在于，所述新型碳納米材料為碳納米管、碳納米纖維或石墨烯。4.根據權利要求3所述的一種礦熱爐用炭素電極高導連接劑，其特征在于，所述碳納米管為管徑在6nm以下的多層碳納米管。5.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王金鐸，楊海春，陶國新，李童，姜艷華，
申請(專利權)人：河北順天電極有限公司，
類型：發明
國別省市：河北,13