碳/碳电极材料及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112358312A(43)申请公布日2021.02.12(21)申请号202011184769.5(22)申请日2020.10.29(71)申请人湖南金博碳素股份有限公司地址413000湖南省益阳市迎宾西路2号(72)发明人廖寄乔李军龚智邓华峰李丙菊石磊刘学文(74)专利代理机构广州华进联合专利商标代理有限公司44224代理人戴志攀(51)Int.Cl.C04B35/83(2006.01)C04B35/52(2006.01)C04B35/622(2006.01)H05B3/03(2006.01)权利要求书1页说明书8页(54)发明名称碳/碳电极材料及其制备方法与应用(57)摘要本发明涉及一种碳/碳电极材料及其制备方法与应用。碳/碳电极材料的制备方法中，首先将碳粉、有机粘结剂和溶剂混合，得到混合浆料，然后采用混合浆料对碳纤维网胎进行涂覆，干燥，得到预制网胎，再将预制网胎逐层铺设针刺成型，得到第一碳/碳预制体，再将第一碳/碳预制体置于石墨烯分散液浸渍，干燥，得到含石墨烯的第二碳/碳预制体，然后进一步通过化学气相沉积法进行碳化硅沉积，最后通过煅烧处理，使制得的碳/碳电极材料电阻率低，应用于制备单晶硅炉加热用电极时，能大大降低电极的硅蚀程度，从而提高电极的使用寿命。CN112358312ACN112358312A权利要求书1/1页1.一种碳/碳电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碳粉、有机粘结剂和溶剂混合，得到混合浆料；采用所述混合浆料对碳纤维网胎进行涂覆，得到预制网胎；将所述预制网胎层叠铺设针刺成型，得到第一碳/碳预制体；将所述第一碳/碳预制体置于石墨烯分散液中浸渍，干燥，得到含有石墨烯的第二碳/碳预制体；将所述第二碳/碳预制体采用气相沉积法进行碳沉积，然后煅烧，得到碳/碳电极材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述混合浆料中，所述碳粉、所述有机粘结剂和所述溶剂的质量比为(20～50):(0.1～2):(45～80)。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一碳/碳预制体的密度为0.2g/cm3～0.9g/cm3。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述涂覆的步骤中，每平方米所述碳纤维网胎上，所述混合浆料的涂覆量为100g～500g。5.如权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳沉积的步骤的工艺参数如下：沉积温度为1000℃～1200℃，沉积时间为120min～200min，沉积气体为碳源气体。6.如权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯分散液的浓度为2mg/cm3～8mg/cm3。7.如权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述有机粘结剂选自聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一种。8.如权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的条件为：于1900℃～2600℃下煅烧3h～10h。9.如权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维网胎的面密度为30g/m2～150g/m2。10.一种碳/碳电极材料，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述的制备方法制得。11.如权利要求10所述的碳/碳电极材料在制备电极中的应用。12.一种电极，其特征在于，所述电极包括权利要求10所述的碳/碳电极材料。13.一种电加热装置，其特征在于，所述电加热装置包括和加热器和如权利要求12所述的电极。2CN112358312A说明书1/8页碳/碳电极材料及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明涉及复合材料制备的技术领域，特别是涉及一种碳/碳电极材料及其制备方法与应用。背景技术[0002]随着单晶硅技术的飞速发展，单晶硅炉热场的尺寸越来越大，与之相匹配的加热器尺寸也不断增大。传统的单晶硅炉加热用电极主要为石墨电极或碳/碳复合电极。然而，传统的石墨电极的强度低，且易断裂，无法满足大尺寸热场的需求，且由于石墨导热性能良好，在将电流转化为热量的过程中，石墨的热量损失高，不节能；碳/碳电极的强度高，导热系数低，正好能解决石墨电极存在的问题，但传统的碳/碳电极的电阻率高，随着热场尺寸的不断增大，碳/碳电极的负载也越来越大，导致碳/碳电极本身温度不断升高，从而导致严重的硅蚀，使碳/碳电极的寿命大大缩短；同时，目前的制备碳/碳电极的技术通常采用密度梯度设计，需通过长时间的高温沉积增密得到碳/碳预制体，从而得到具有梯度密度的碳/碳电极，制备过程复杂，同时产生大量的加工切削料，大大增加了制备成本。[0003]因此，研发能制得电阻率低的碳/碳电极材料且制备过程简单的制备方法具有重要意义。发明内容[0004]基于此，本发明提供了一种碳/碳电极材料及其制备方法与应用，该制备方法能制电阻率低的碳