用于铝电解单元的电极及其制造方法 背景技术 [0001] 电解单元是一种含有电解质的容器，外部产生的电流经由电极系统(例如，阳极和阴极)通过电解质以改变材料的组成。例如，可以经由电解单元将铝化合物(Al2O3)分解成纯金属铝(Al)。传统上，铝电解单元的电极由碳制成。 发明内容 [0002] 广义地讲，公开文本涉及制造用于在电化学单元(诸如铝电解单元或铝纯化单元)中使用的电极的方法。在一些实施方案中，方法包括将TiB2原料形成为预定成型产品，以实现适当的密度、平均粒径、粒间孔隙度、平均孔径、和/或随机颗粒取向。 [0003] 现在参考图1，在一种方法中，方法(100)包括将TiB2原料形成为预定成型产品(110)以及由预定成型产品产生最终成型产品(130)。在一个实施方案中，预定成型产品实现理论密度的40％至70％的密度，其中理论密度为纯TiB2的密度。在另一个实施方案中，密度为预先选择的密度，其中预定成型产品实现预先选择的密度，并且其中预先选择的密度为理论密度的40％至70％。在一个实施方案中，产生步骤(130)包括将预定成型产品暴露于一个或多个升高的温度。在一个实施方案中，至少部分地由于暴露步骤，最终成型产品实现多个孔和一种或多种性质。在一个实施方案中，现在参考图3a，由最终成型产品实现的一种或多种性质(132)可以是以下一项或多项：(i)纯TiB2的理论密度的85％至98％的密度； (ii)不大于15微米的平均粒径；(iii)1体积％至15体积％的粒间孔隙度；(iv)不大于平均粒径的120％的平均孔径；和(v)随机颗粒取向。在另一个实施方案中，可以预先选择(即，在产生最终成型产品之前选择)由最终成型产品实现的一种或多种性质(132)，包括前述(i)至(v)中的一种或多种。 [0004] 如上所述，TiB2原料可以用于形成预定成型产品。现在参考图2，在一个实施方案中，TiB2原料包括TiB2微粒(particle)(20)。在另一个实施方案中，TiB2原料包括TiB2颗粒(granule)(30)。在又一个实施方案中，TiB2原料包括TiB2微粒(20)和TiB2颗粒(30)的组合。 在另一个实施方案中，大部分TiB2原料由TiB2微粒(20)组成。在又一个实施方案中，大部分TiB2原料由TiB2颗粒(30)组成。在另一个实施方案中，TiB2原料基本上由TiB2微粒(20)组成。在又一个实施方案中，TiB2原料基本上由TiB2颗粒(30)组成。 [0005] 如上所述，方法可以包括将TiB2原料形成为预定成型产品(110)。现在参考图2，在一个实施方案中，形成步骤(110)可以是压制(114)、铸造(120)和挤出(126)TiB2原料中的一种或多种以形成预定成型产品。在一个实施方案中，形成步骤在环境温度下完成。在一个实施方案中，形成步骤(110)包括施加至少5000psi的压力。在另一个实施方案中，形成步骤(110)包括施加至少6000psi的压力。在又一个实施方案中，形成步骤(110)包括施加至少 7000psi的压力。在另一个实施方案中，形成步骤(110)包括施加至少7500psi的压力。 [0006] 如上所述，形成步骤(110)可以包括将TiB2原料压制(114)成预定成型产品。继续参考图2，在一个实施方案中，压制步骤(114)包括等静压(116)。在一个实施方案中，压制步骤(114)包括在环境温度下压制(117)。在一个实施方案中，压制步骤(114)包括单轴干压(118)。 [0007] 如上所述，形成步骤(110)可以包括将TiB2原料铸造(120)成预定成型产品。继续参考图2，在一个实施方案中，铸造步骤(120)包括注浆铸造(122)。在另一个实施方案中，铸造步骤(120)包括流延铸造(124)。 [0008] 如上所述，由TiB2原料形成的预定成型产品可以实现纯TiB2的理论密度的40％至 70％的密度。在一个实施方案中，预定成型产品实现纯TiB2的理论密度的至少45％的密度。 在另一个实施方案中，预定成型产品实现纯TiB2的理论密度的至少50％的密度。在又一个实施方案中，预定成型产品实现纯TiB2的理论密度的至少55％的密度。在另一个实施方案中，预定成型产品实现纯TiB2的理论密度的至少58％的密度。在又一个实施方案中，预定成型产品实现纯TiB2的理论密度的至少60％的密度。在一个实施方案中，预定成型产品实现不大于纯TiB2的理论密度的68％的密度。 [0009] 如上所述，方法可以包括由预定成型产品产生最终成型产品(130)。现在参考图1和图3c，在一个实施方案中，产生步骤(130)包括在第一温度下第一次加热预定成型产品持续第一时间段(140)。在一个实施方案中，产生步骤包括在第二温度下第二次加热预定成型产品持续第二时间段(144)。在一个实施方案中，第二温度高于第一温度。 [0010] 如上所述，继续参考图1和图3c，产生步骤(130)可以包括在第一温度下第一次加热预定成型产品持续第一时间段(140)，加热可以等温或非等温进行。在一个实施方案中，第一温度为至少200℃(141)。在另一个实施方案中，第一温度为至少300℃。在又一个实施方案中，第一温度为至少400℃。在另一个实施方案中，第一温度为至少500℃。在一个实施方案中，第一时间段为至少1分钟(143)。在另一个实施方案中，第一时间段为至少10分钟。 在又一个实施方案中，第一时间段为至少30分钟。在另一个实施方案中，第一时间段为至少 60分钟。在一个实施方案中，第一温度不大于1200℃。在一个实施方案中，第一时间段不大于48小时。在一个实施方案中，第一加热步骤在第一温度下进行第一时间段，第一温度足以移除挥发性化合物(例如，有机物)，在随后的加热步骤(诸如本文描述的第二加热步骤)期间，挥发性化合物的存在可能是不期望的。 [0011] 如上所述，继续参考图1和图3c，产生步骤(130)可以包括在第二温度下第二次加热预定成型产品持续第二时间段(144)，加热可以等温或非等温进行。在一个实施方案中，第二温度为至少1600℃(145)。在另一个实施方案中，第二温度为至少1700℃。在又一个实施方案中，第二温度为至少1800℃。在另一个实施方案中，第二温度为至少1825℃。在一个实施方案中，第二时间段为至少1分钟。在另一个实施方案中，第二时间段为至少10分钟。在又一个实施方案中，第二时间段为至少30分钟。在另一个实施方案中，第二时间段为至少1小时(147)。在又一个实施方案中，第二时间段为至少4小时。在另一个实施方案中，第二时间段为至少8小时。在又一个实施方案中，第二时间段为至少12小时。在一个实施方案中，第二温度不大于2300℃。在一个实施方案中，第二时间段不大于96小时。 [0012] 如上所述，产生步骤(130)可以包括在第一温度下第一次加热预定成型产品持续第一时间段(140)。在一个实施方案中，第一次加热包括以第一加热速率从初始温度加热至第一温度。在一个实施方案中，初始温度为环境温度。在一个实施方案中，第一加热速率不大于10℃/分钟。在另一个实施方案中，第一加热速率不大于8℃/分钟。在又一个实施方案中，第一加热速率不大于6℃/分钟。在另一个实施方案中，第一加热速率不大于5℃/分钟。 [0013] 如上所述，产生步骤(130)可以包括在第二温度下第二次加热预定成型产品持续第二时间段(144)。在一个实施方案中，第二次加热包括以第二加热速率从第一温度加热至第二温度。在一个实施方案中，第二加热速率不大于8℃/分钟。在另一个实施方案中，第二加热速率不大于7℃/分钟。在又一个实施方案中，第二加热速率不大于6℃/分钟。在另一个实施方案中，第二加热速率不大于5℃/分钟。 [0014] 如上所述，继续参考图1和图3b，由预定成型产品产生的最终成型产品可以实现以下一项或多项的一种或多种性质(132)：(i)纯TiB2的理论密度的85％至98％的密度；(ii)不大于15微米的平均粒径；(iii)1体积％至15体积％的粒间孔隙度；(iv)不大于平均粒径的120％的平均孔径；和(v)随机颗粒取向(132)。在一个实施方案中，最终成型产品实现(i)至(v)中的至少两种。在另一个实施方案中，最终成型产品实现(i)至(v)中的至少三种性质。在又一个实施方案中，最终成型产品实现(i)至(v)中的至少四种性质。在另一个实施方案中，最终成型产品实现(i)至(v)中的全部性质。 [0015] 如上所述，由预定成型产品产生的最终成型产品可以实现不大于15微米的平均粒径。继续参考图3b，在一个实施方案中，最终成型产品实现不大于12微米的平均粒径(133)。 在另一个实施方案中，最终成型产品实现不大于10微米的平均粒径(133)。在又一个实施方案中，最终成型产品实现不大于8微米的平均粒径(133)。在另一个实施方案中，最终成型产品实现不大于6微米的平均粒径(133)。在又一个实施方案中，最终成型产品实现不大于4微米的平均粒径(133)。 [0016] 如上所述，由预定成型产品产生的最终成型产品可以实现1体积％至15体积％的粒间孔隙度。继续参考图3b，在一个实施方案中，最终成型产品实现不大于14体积％的粒间孔隙度(134)。在另一个实施方案中，最终成型产品实现不大于13体积％的粒间孔隙度。在一个实施方案中，最终成型产品实现至少2体积％的粒间孔隙度(135)。在另一个实施方案中，最终成型产品实现至少4体积％的粒间孔隙度。在又一个实施方案中，最终成型产品实现至少6体积％的粒间孔隙度。在另一个实施方案中，最终成型产品实现至少8体积％的粒间孔隙度。 [0017] 如上所述，由预定成型产品产生的最终成型产品可以实现不大于平均粒径的 120％的平均孔径。继续参考图3b，在一个实施方案中，最终成型产品实现不大于平均粒径的110％的平均孔径(136)。在另一个实施方案中，最终成型产品实现不大于平均粒径的 100％的平均孔径。在又一个实施方案中，最终成型产品实现不大于平均粒径的90％的平均孔径。在另一个实施方案中，最终成型产品实现不大于平均粒径的80％的平均孔径。在又一个实施方案中，最终成型产品实现不大于平均粒径的70％的平均孔径。在另一个实施方案中，最终成型产品实现不大于平均粒径的60％的平均孔径。在又一个实施方案中，最终成型产品实现不大于平均粒径的50％的平均孔径。 [0018] 如上所述，方法可以包括由预定成型产品产生最终成型产品(130)。在一个实施方案中，最终成型产品实现不大于3倍随机的ODF强度。在另一个实施方案中，最终成型产品实现不大于2.75倍随机的ODF强度。在又一个实施方案中，最终成型产品实现不大于2.5倍随机的ODF强度。在另一个实施方案中，最终成型产品实现不大于2.25倍随机的ODF强度。在又一个实施方案中，最终成型产品实现不大于2.0倍随机的ODF强度。在另一个实施方案中，最终成型产品实现不大于1.75倍随机的ODF强度。在又一个实施方案中，最终成型产品实现不大于1.5倍随机的ODF强度。 [0019] 如上所述，方法可以包括将TiB2原料形成为预定成型产品(110)。现在参考图4至图5b和图7，在一个实施方案中，方法包括制备用于形成步骤(110)的TiB2原料(90)。在一个实施方案中，制备步骤(90)包括将浆料(80)喷雾干燥从而产生TiB2颗粒(92)。在一个实施方案中，浆料(80)包括TiB2粉末(82)和液体介质。在一个实施方案中，浆料(80)包括分散剂(84)和粘结剂(86)中的至少一者。在一个实施方案中，粘结剂(86)包括有机粘结剂。在一个实施方案中，由于分散剂(86)和粘结剂(86)中的一者或多者，TiB2颗粒实现一种或多种性质，如下所述。 [0020] 如上所述，由于分散剂和粘结剂中的一者或多者，TiB2颗粒可以实现一种或多种性质。现在参考图5b，在一个实施方案中，TiB2颗粒的一种或多种性质可以是以下一项或多 3 3 项：(i)不大于200微米的D90(93)；(ii)至少10微米的D10(94)；(iii)1.0g/cm至1.8g/cm 的堆积密度(95)；(iv)不大于0.5重量％的液体介质含量(96)；和(v)至少0.2g/s的流动速率(97)。在另一个实施方案中，TiB2颗粒实现(i)至(v)中的至少两种。在又一个实施方案中，TiB2颗粒实现(i)至(v)中的至少三种。在另一个实施方案中，TiB2颗粒实现(i)至(v)中的至少四种。在又一个实施方案中，TiB2颗粒实现(i)至(v)中的全部。在另一个实施方案中，可以预先选择(即，在产生TiB2颗粒之前选择)由TiB2颗粒实现的一种或多种性质，包括前述(i)至(v)中的一种或多种。 [0021] 如上所述，方法可以包括制备用于形成步骤(110)的TiB2原料(90)。现在参考图6，在一个实施方案中，方法包括在制备步骤(90)之前使TiB2粉末解聚(50)。在一个实施方案中，方法包括使第一TiB2粉末解聚以产生第二TiB2粉末。在一个实施方案中，方法包括将经解聚的TiB2粉末与液体介质组合以形成浆料(80)。在一个实施方案中，组合步骤(70)在制备步骤(90)之前。在一个实施方案中，浆料(80)包括经解聚的TiB2粉末以及分散剂(84)和粘结剂(86)中的至少一者。在一个实施方案中，粘结剂(86)包括有机粘结剂。 [0022] 如上所述，在制备步骤(90)之前，方法可以包括解聚步骤(50)，并且解聚步骤(50)可以包括使第一TiB2粉末解聚以产生第二TiB2粉末。现在参考图7，在一个实施方案中，经解聚的TiB2粉末可以实现以下性质中的一种或多种性质：(i)0.5微米至4.0微米的D50；(ii) 2 2 1.0m/g至3.0m/g的表面积；(iii)不大于5.0重量％的O、或不大于4重量％的O、或不大于3重量％的O、或不大于2.5重量％的O、或不大于2.0重量％的O、或不大于1.5重量％的O、或不大于1重量％的O；(iv)不大于5.0重量％的C、或不大于4重量％的C、或不大于3重量％的C、或不大于2.5重量％的C、或不大于2.0重量％的C、或不大于1.5重量％的C、或不大于1重量％的C；和(v)不规则微粒形态。在另一个实施方案中，经解聚的TiB2粉末实现(i)至(v)中的至少两种。在又一个实施方案中，经解聚的TiB2粉末实现(i)至(v)中的至少三种。在另一个实施方案中，经解聚的TiB2粉末实现(i)至(v)中的至少四种。在又一个实施方案中，经解聚的TiB2粉末实现(i)至(v)中的全部。在另一个实施方案中，可以预先选择(即，在解聚步骤(50)之前选择)由经解聚的TiB2粉末实现的一种或多种性质，包括前述(i)至(v)中的一种或多种。 [0023] 如上所述，方法可以包括由预定成型产品产生最终成型产品(130)。在一种方法中，最终成型产品为电极。在一个实施方案中，电极为阴极。在另一个实施方案中，电极为阳极。 [0024] 在一个实施方案中，电化学单元包括处于电极形式的最终成型产品。电化学单元可以包括任何数量和类型的处于电极形式的最终成型产品，即，电化学单元可以在其中包括任何数量的处于阳极和/或阴极形式的最终成型产品。在一个实施方案中，电化学单元为铝电解单元。在另一个实施方案中，电化学单元为铝纯化单元。 [0025] 在一个实施方案中，方法可以包括使用最终成型产品作为电化学单元中的电极。 在一个实施方案中，电化学单元为铝电解单元，其中最终成型产品为电极，并且电极用于在铝电解单元中产生铝金属(例如，作为阳极和/或阴极)。在另一个实施方案中，电化学单元为铝纯化单元，其中最终成型产品为电极，并且电极用于在铝纯化单元中产生铝(例如，作为阳极和/或阴极)。 [0026] 定义 [0027] TiB2粉末可以具有中值粒度。如本文所用，“中值粒度”根据ASTM B822定义。使用Malvern Mastersizer 2000根据ASTM B822来测量TiB2粉末的中值粒度值。如上所述，TiB2粉末可以具有表面积。使用Micromeritics Tristar IIPlus根据ASTM C1274来测量TiB2粉末的表面积值。如上所述，TiB2粉末可以具有氧含量和碳含量。使用LECO ON836根据ASTM 1409来测量TiB2粉末的氧含量。使用LECO CS844根据ASTM E1915来测量TiB2粉末的碳含量。 [0028] 如上所述，TiB2粉末可以具有不规则微粒形态。如本文所用，术语“不规则微粒形态”是指微粒是有角度的并且没有特定的形状，即，在具有不规则形态的TiB2粉末的扫描电子显微照片中看不到规则/重复的几何形状。如上所述，TiB2颗粒可以具有PSD D90或PSD D10。如本文所用，“粒度分布”或“PSD”是指存在的微粒根据存在的尺寸数量分类的相对量。 例如，PSD D10为7微米是指10％的微粒小于约7微米，而90％的微粒等于或大于约7微米。又如，PSD D50为12微米是指一半的微粒小于约12微米，而另一半等于或大于约12微米，并且PSD D90为20微米是指90％的微粒小于约20微米，而10％的微粒等于或大于约20微米。通常，在提及相同材料时，粒度分布D10至D90将呈上升趋势(即，D90值大于D50值和D10值两者，而D50值大于D10值)。尽管本文提及了D10、D50和D90，但是容易认识到，在测量粒度时，PSD可以是任何有用的PSD，并且不限于D10、D50和D90值。根据ASTM B214来测量TiB2粉末的粒度分布值。 [0029] 如上所述，TiB2颗粒可以具有堆积密度、含水量和流动速率。根据ASTM D7481来测量TiB2颗粒的堆积密度。使用Mettler Toledo Moisture Analyzer HE53来测量TiB2颗粒的含水量。根据ASTM B213来测量TiB2颗粒的流动速率。 [0030] 如上所述，预定成型产品(例如，生坯电极)可以具有密度。使用预定成型产品的总质量和尺寸来计算预定成型产品的密度。 [0031] 如上所述，最终成型产品(例如，TiB2板)可以具有密度。根据ASTM B962来测量最终成型产品的密度。 [0032] 如上所述，预定成型产品和最终成型产品可以具有理论密度。理论密度(ρ理论)是由原子量和晶体结构计算的、材料可以达到的最高密度。 [0033] [0034] 其中：Nc＝晶胞中的原子数量 [0035] A＝原子量[kg mol‑1] [0036] Vc＝晶胞体积[m3] [0037] NA＝阿伏加德罗常数[原子mol‑1] [0038] 出于本专利申请的目的，理论密度为4.52g/cc，这是纯TiB2的近似理论密度。 [0039] 如上所述，最终成型产品可以具有平均粒径和平均孔径。如本文所用，“平均粒径”和“平均孔径”根据ASTM E112定义。如本文所用，“孔”是指由于将预定成型产品暴露于一个或多个升高的温度而形成的通常较小(例如，＜1cm)的开口或空隙。如本文所用，“孔隙度”是指材料中孔的体积与材料的体积的比率。如本文所用，“粒间孔隙度”是指TiB2颗粒间的孔隙度，其与“粒内孔隙度”相反，“粒内孔隙度”是指TiB2颗粒内的孔隙度。 [0040] 如上所述，经由扫描电子显微术来分析最终成型产品。使用JOEL SEM器械或其他合适的SEM来执行扫描电子显微术。通过首先经由电子放电加工、金刚石锯切割或其他适当的加工方法获得板的节段来制备用于SEM分析的样品。然后，安装样品并使用金刚石、碳化硅或其他研磨介质研磨，直到样品平坦。最后，使用金刚石、碳化硅、氧化铝、二氧化硅或其他抛光介质将样品抛光至可接受的光洁度。 [0041] 经由扫描电子(SE)模式和电子背散射衍射(EBSD)模式来分析样品。使用SEM以EBSD模式经由取向成像显微术(OIM)分析来测量最终成型产品的平均粒径。简言之，通过将样品倾斜至约70°并获得样品的衍射图案来获得EBSD图案。分析所得到的菊池图案以获得颗粒取向信息。 [0042] 如上所述，最终成型产品可以具有平均孔径。根据ASTM E112§13(线性截距法)的修改程序在SEM显微照片上测量平均孔径以及粒间和粒内孔隙度的体积％。简言之，在SEM显微照片上绘制三条线。测量与每条线相交的每个孔的长度。OIM图像用于确定每个测量的孔是粒间孔还是粒内孔。计算这些长度的平均值以获得平均粒间孔径和平均粒内孔径。将粒间孔长度相加以获得粒间孔的总和。将粒内孔长度相加以获得粒内孔的总和。然后，将所有测量的孔长度相加以获得所有孔长度的总和。由上述值计算粒间和粒内孔隙度的体积％。通过将所有孔长度的总和除以所有三个线长度的总和来计算总孔体积。 [0043] 如本文所用，“随机颗粒取向”是指颗粒没有在特定方向上对准的偏好或颗粒在特定方向上对准的偏好有限，即，颗粒的结晶取向独立于其相邻颗粒的结晶取向。 [0044] 可以由反极图确定多晶TiB2样品内的结晶取向分布。反极图是其中取向与试样的已标识晶体结构的已知轴之一对准的立体投影。 [0045] 反极图来源于扫描电子显微镜中产生的电子背散射图案，其中衍射电子的相交带表示晶体样品的晶面。 [0046] 衍射束产生由相交带构成的图案，称为电子背散射图案。这些图案可以用于确定晶格相对于特定晶向的取向。 [0047] 通常通过计算背景强度或随机强度以及将背景强度与图像中存在的取向的强度进行比较来对所表示的结晶取向的测量强度进行归一化。 [0048] 取向成像显微术(OIM)采用电子背散射图案来分析样品中被成像的每个微晶或颗粒的取向。 [0049] OIM分析可以确定背景(随机)强度并使用取向分布函数(ODF)来产生样品的被成像微晶群的相对ODF强度值。 [0050] 可以为被成像样品创建包含强度(时间随机)表示的一系列ODF图。 [0051] ODF图包含相对于预先确定的尺度的最大强度等级，并且可以用作多晶样品的单独微晶之间的取向度的定量测量。 [0052] 相对于样品的单独微晶群，较高的ODF强度指示样品内的微晶之间的高结晶取向度，较低的ODF强度指示较低的取向度。 [0053] 如上所述，所公开的处于电极形式的最终成型产品可以用于铝电解单元。如本文所用，“铝电解单元”是阴极位于单元底部、阳极位于单元顶部并且所产生的铝移动到单元底部的单元。铝电解单元的一个示例可以在2017年3月30日提交的名称为“Apparatuses and Systems for Vertical Electrolysis Cells”的共同拥有的美国专利公开号2017/ 0283968中找到。 [0054] 如上所述，所公开的处于电极形式的最终成型产品可以用于铝纯化单元。如本文所用，“铝纯化单元”是其中阴极位于单元顶部、阳极位于单元底部并且所纯化的铝移动到单元顶部的单元。铝纯化单元的一个示例可以在2016年2月11日提交的名称为“Systems and Methods for Purifying Aluminum”的共同拥有的美国专利号10,407,786中找到。 [0055] 上述示例旨在示出本发明，不应被解释为以任何方式限制本发明。 [0056] 现在参考附图，附图至少部分地示出了本文公开的技术的各种相关特征。所示出的附图不一定按比例绘制，而是一般将重点放在示出本发明的原理上。此外，一些特征可能被夸大以示出特定部件的细节。另外，附图中示出的任何测量、规范等旨在作为例示性的而非限制性的。因此，本文公开的具体的结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。 [0057] 除了已经公开的那些益处和改进之外，本发明的其他目的和优点将从结合附图的以下描述中变得显而易见。本文公开了本发明的详细实施方案；然而，应当理解，所公开的实施方案仅仅是对可以以各种形式来实施的本发明的例示。另外，结合本发明的各种实施方案给出的每个示例旨在作为例示性的而非限制性的。 [0058] 在整个说明书和权利要求中，以下术语采取与本文明确关联的含义，除非上下文另有明确规定。如本文所用的短语“在一个实施方案中”和“在一些实施方案中”不一定指代相同的实施方案，尽管其可以指代相同的实施方案。此外，如本文所用的短语“在另一个实施方案中”和“在一些其他实施方案中”不一定指代不同的实施方案，尽管其可以指代不同的实施方案。因此，如下所述，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以容易地组合本发明的各种实施方案。 [0059] 另外，如本文所用，术语“或”是包含性的“或”运算符，并且等同于术语“和/或”，除非上下文另有明确规定。术语“基于”并非排他性的，并且允许基于未描述的附加因素，除非上下文另有明确规定。另外，在整个说明书中，“一种”、“一个”和“该”的含义包括复数引用。 “中”的含义包括“中”和“上”。 [0060] 本发明新技术的这些和其他方面、优点和新颖特征在随后的描述中部分地阐述，并且在本领域技术人员研究以下描述和附图后将变得显而易见，或者可以通过实践公开文本提供的技术的一个或多个实施方案而获悉。 [0061] 虽然公开文本整体上涉及用于在铝电化学单元(诸如铝电解单元或铝纯化单元)中使用的产品(例如，电极)和制造产品的方法，但是本文描述的产品和方法适用于其他电化学单元(诸如镁电解单元或镁纯化单元)。 附图说明 [0062] 本专利或申请文件包含至少一张彩色附图。根据请求并支付必要的费用后，专利局将提供本专利或专利申请出版物的具有彩色附图的副本。 [0063] 图1是示出产生最终成型产品(130)的方法的一个实施方案的流程图。 [0064] 图2是示出将TiB2原料形成为预定成型产品(110)的步骤的一个实施方案。 [0065] 图3a是示出最终成型产品的性质(132)的一个实施方案的流程图。 [0066] 图3b是示出最终成型产品的性质(133至136)的一个实施方案的流程图。 [0067] 图3c是示出加热预定成型产品(140、144)的方法的一个实施方案的流程图。 [0068] 图4是示出产生最终成型产品(130)的方法的一个实施方案的流程图。 [0069] 图5a是示出制备TiB2原料(90)的方法的一个实施方案的流程图。 [0070] 图5b是示出TiB2颗粒的原料的性质(93至97)的一个实施方案的流程图。 [0071] 图6是示出产生最终成型产品(130)的方法的一个实施方案的流程图。 [0072] 图7是示出产生最终成型产品(130)的方法的一个实施方案、和在制备TiB2原料时使用的浆料的组分(82、84、86)，以及经解聚的TiB2粉末的性质(52)的流程图。 [0073] 图8是根据公开文本制造的TiB2电极的示例性实施方案的SEM显微照片。 [0074] 图9a是根据公开文本制造并使用OIM分析进行分析的TiB2电极的示例性实施方案的SEM显微照片。 [0075] 图9b是从图9a中的OIM分析获得的对应的粒径分析结果。 [0076] 图10a是根据公开文本制造并使用OIM分析进行分析的非本发明TiB2电极的比较例的SEM显微照片。 [0077] 图10b是从图10a中的OIM分析获得的对应的粒径分析结果。 [0078] 图11a是根据公开文本制造并使用OIM分析进行分析的TiB2电极的主面的示例性实施方案的SEM显微照片。 [0079] 图11b是根据公开文本制造并使用OIM分析进行分析的TiB2电极的正交于(垂直于)主面的第二面的示例性实施方案的SEM显微照片。 [0080] 图12a是从根据公开文本制造的TiB2电极的主面的示例性实施方案的OIM分析生成的反极图。 [0081] 图12b是从根据公开文本制造的TiB2电极的正交于(垂直于)主面的第二面的示例性实施方案的OIM分析生成的反极图。 [0082] 图13a是根据公开文本制造并使用OIM分析进行分析的非本发明TiB2电极的主面的比较例的SEM显微照片。 [0083] 图13b是根据公开文本制造并使用OIM分析进行分析的非本发明TiB2电极的正交于(垂直于)主面的第二面的比较例的SEM显微照片。 [0084] 图14a是从根据公开文本制造的非本发明TiB2电极的主面的比较例的OIM分析生成的反极图。 [0085] 图14b是从根据公开文本制造的非本发明TiB2电极的正交于(垂直于)主面的第二面的比较例的OIM分析生成的反极图。 具体实施方式 [0086] 实施例 [0087] 制造两个板，一个本发明和一个非本发明。下面将进一步详细描述本发明板。使具有TiB2微粒的第一粉末解聚以产生具有TiB2微粒的第二粉末。通过气流粉碎完成解聚。测量第二粉末的性质。结果如下所示： [0088] ·中值粒度为1.8μm至2.6μm [0089] ·表面积为1.5m2/g至2.5m2/g [0090] ·氧含量不大于1.25重量％ [0091] ·碳含量为不大于1.0重量％ [0092] ·不规则微粒形态 [0093] 然后，将经解聚的TiB2粉末与水、分散剂和粘结剂混合以形成浆料。然后，将浆料喷雾干燥以形成具有以下性质的TiB2颗粒： [0094] ·D90小于200μm [0095] ·D10为至少20μm [0096] ·堆积密度为1.0g/cc至1.8g/cc [0097] ·含水量小于0.5重量％ [0098] ·流动速率为至少0.2g/s。 [0099] 将约10kg经喷雾干燥的TiB2颗粒转移到26.5英寸×14.5英寸模具。然后，在室温下向模具施加7500psi的压力以形成生坯电极(例如，预定成型产品)。生坯电极的密度为TiB2的理论密度的约60％。 [0100] 然后，通过首先以5℃/分钟的速率加热至500℃，然后在500℃下保持一小时，然后以5℃/分钟的速率加热至1825℃，然后在1825℃下保持12小时，烧结生坯电极，从而产生最终TiB2板(例如，最终成型产品)(130)。在1825℃下保持后，将最终TiB2板在炉中冷却直至其达到环境温度。测得最终TiB2板的密度为4.10g/cc(TiB2的理论密度的90.7％)。 [0101] 图8示出了通过上述过程制造的典型TiB2板的SEM显微照片。如图所示，孔(820)均匀地分布在整个板区域(810)中。在图8所示的板中，孔占总板区域的约10％。板还包括不与铝反应的非TiB2次生相(830)，其占TiB2板的约2体积％。通过线性截距法计算SEM中示出的孔径，其结果在下表1中示出。 [0102] 表1：示例性本发明板的孔径 [0103] 孔类型 平均孔径(微米) 孔径标准偏差(微米) 粒间 1.53 1.04 粒内 0.6 0.43 [0104] 图9a示出了使用OIM分析进行分析的SEM显微照片。如图所示，在整个板上存在均匀分布的孔(920)。使用OIM分析来确定孔是粒间孔还是粒内孔。分析示出96.4％的孔是粒间孔，而3.6％的孔是粒内孔。图9a还示出板由TiB2颗粒(940)构成。使用OIM分析确定平均粒径，并示于图9b中。测得板的平均粒径为2.86μm±1.46。孔径和粒径结果示出板的平均孔径小于平均粒径。 [0105] 图11a和图11b分别示出了通过对主面和正交于(垂直于)主面的第二面的OIM分析确定的颗粒取向。在示例性实施方案中，主面正交于压制方向。图12a和图12b分别示出了从对主面和第二面的OIM分析生成的反极图。如图所示，主面和第二面两者中的颗粒类似地随机取向。 [0106] 经由常规方法(例如，单轴热压)制造非本发明板。将TiB2粉末装载在石墨模具内的两个石墨板之间。向石墨板的主面施加单轴压力，同时将石墨模具加热到大于1800℃。 TiB2粉末致密化为接近最终成型产品，然后对其进行机械加工以移除表面反应层。测得比较板的密度为4.335g/cc(TiB2的理论密度的95.9％)。 [0107] 图10a示出了使用OIM分析进行分析的非本发明板的SEM显微照片。如图所示，板由平均大于本发明板的TiB2颗粒(1040)构成。同样如图10a所示，非本发明板具有孔(1020)，其中一些孔与本发明板相比非常大。使用OIM分析确定平均粒径，并示于图10b中。 [0108] 图13a和图13b分别示出了针对非本发明板通过对主面和正交于(垂直于)主面的第二面的OIM分析确定的颗粒取向。在比较例中，主面正交于热压方向。主面中的颗粒示出在0001‑方向上的优选取向。第二面中的颗粒示出朝向2 0‑方向的优选取向。 [0109] 图14a和图14b分别示出了针对非本发明板从对主面和第二面的OIM分析生成的反极图。将ODF应用于数据集表明：与示例性实施方案样品沿着0001方向的＜3倍随机ODF强度相比，比较例样品具有大于5倍随机ODF强度，如图13a和图13b所示。这些样品之间的ODF强度的相对差异可以用于量化样品中存在的取向度；比较例样品的取向度为示例性实施方案样品的2.5倍。 [0110] 除了干压之外，可以使用陶瓷制造技术来形成生坯电极。可能的生坯电极形成技术包括但不限于：在等静压机中压制TiB2颗粒、辊压TiB2颗粒、挤出TiB2粉末，以及将TiB2粉末铸造成期望的预定形状。