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碳氣凝膠制備工藝方法及研磨分散設(shè)備

目前，碳氣凝膠在鋰離子電池中的應(yīng)用主要集中在兩個方面：一是作為鋰離子電池的導電劑；二是作為鋰離子電池的電極材料。中國科學技術(shù)大學俞書宏教授課題組制備了酚醛基碳氣凝膠，用作Li電池負極材料，不僅擁有高的比容量和高體積容量密度，而且擁有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，遠遠高于傳統(tǒng)的硬碳電極材料。

碳氣凝膠制備工藝

碳氣凝膠制備工藝流程分為溶膠-凝膠過程、溶劑置換及干燥、炭化、活化處理等步驟。

溶膠-凝膠過程

碳氣凝膠合成過程中溶膠-凝膠法是其關(guān)鍵一步。碳氣凝膠的三維結(jié)構(gòu)形成于溶膠-凝膠過程，隨后的酸交聯(lián)老化、溶劑交換、超臨界干燥和炭化過程主要是為了保持碳氣凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不被破壞。能夠經(jīng)過炭化保持氣凝膠結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體，首先必須具有熱固性（即具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)），否則炭化將破壞凝膠結(jié)構(gòu)。溶膠-凝膠聚合過程直接影響相分離過程，從而影響最終的凝膠結(jié)構(gòu)。

溶劑置換及干燥

碳凝膠形成后要進行溶劑置換，以避免其在后續(xù)干燥過程中因收縮而造成結(jié)構(gòu)坍塌。置換時使用的溶劑一般為非水溶劑（甲醇、乙醇、異丙醇和丙酮等），反復多次，直至將無機溶劑置換完全。溶劑置換后，對有機凝膠進行干燥處理，常見的干燥方法有常壓干燥、冷凍干燥、超臨界干燥三種，相對應(yīng)的干燥產(chǎn)物分別為干凝膠、冷凝膠和氣凝膠。

炭化

氣凝膠的炭化，需要將干燥完的氣凝膠在惰性氣氛或真空條件下進行高溫煅燒，以除去其中的含氧、含氫官能團，使之轉(zhuǎn)化成相對應(yīng)的碳氣凝膠。炭化過程中需要嚴格控制炭化溫度、升溫速率、炭化時間等條件。

活化處理

碳氣凝膠活化處理可以優(yōu)化其孔結(jié)構(gòu)和表面形貌，改善其性能，從而滿足特定的應(yīng)用需求。目前，常用的活化方法有物理活化（一般為CO2活化）和化學活化（一般為KOH活化）兩種。CO2活化可以保持碳氣凝膠微球的中孔結(jié)構(gòu)，有利于離子或電子在其內(nèi)部進出傳輸；而KOH活化則有利于碳氣凝膠微孔的形成，可以增大其電化學活化表面積。兩種活化方法均能有效地提高碳氣凝膠的電化學性能，活化后的碳氣凝膠比容量最高可為活化前的3倍。

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