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碳氣凝膠制備工藝方法及研磨分散設備

目前，碳氣凝膠在鋰離子電池中的應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-凝膠法是其關鍵一步。碳氣凝膠的三維結構形成于溶膠-凝膠過程，隨后的酸交聯老化、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絡結構不被破壞。能夠經過炭化保持氣凝膠結構的前驅體，首先必須具有熱固性（即具有交聯結構），否則炭化將破壞凝膠結構。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構。

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構坍塌。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，相對應的干燥產物分別為干凝膠、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，使之轉化成相對應的碳氣凝膠。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)化其孔結構和表面形貌，改善其性能，從而滿足特定的應用需求。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構，有利于離子或電子在其內部進出傳輸；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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