[發明專利]納米碳顆粒-多孔骨架復合材料、其金屬鋰復合物、它們的制備方法及應用

在審

• 申請號: 201710617358.2
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN109309203A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 郭峰;王亞龍;康拓;劉承浩;陳鵬;沈炎賓;盧威;陳立桅
• 申請（專利權）人: 中能中科（天津）新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 賀衛國

1.一種納米碳顆粒-多孔骨架復合材料，其特征在于所述多孔骨架是直徑1-100微米的碳基多孔微球材料，或是具有微米尺度孔徑分布的內部孔隙的多孔金屬材料，所述納米碳顆粒分布于所述碳基多孔微球材料或所述多孔金屬材料的孔隙內及表面上。

2.根據權利要求1所述的納米碳顆粒-多孔骨架復合材料，其特征在于所述碳基多孔微球材料包括碳納米管或碳納米纖維微球材料、石墨、中間相碳微球和多孔活性炭中的至少一種，其中所述碳納米管或碳納米纖維微球材料由碳納米管或碳納米纖維相互交纏團聚而形成，微球內部充滿碳納米管或碳納米纖維，內部和表面上具有大量納米尺度孔隙；

和/或，所述多孔金屬材料包括多孔銅，多孔鋁，多孔鋅，多孔鐵，多孔鎳，多孔金和多孔銀中的至少一種，

和/或，所述納米碳顆粒包括炭黑，乙炔黑，科琴黑，特密高導電劑Super P，卡博特BP2000中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的納米碳顆粒-多孔骨架復合材料，其特征在于所述納米碳顆粒相對于所述多孔骨架的含量為20-500wt％。

4.根據權利要求2所述的納米碳顆粒-多孔骨架復合材料，其特征在于所述碳納米管或碳納米纖維微球材料的比表面積為100-1500m²/g；

和/或，所述碳納米管或碳納米纖維微球材料所含孔隙的孔徑為1-200nm；

和/或，所述碳納米管或碳納米纖維微球材料至少具有微小球狀實體聚集結構、球形聚集結構、類球形聚集結構、多孔球形聚集結構和面包圈形聚集結構中的任意一種；

和/或，所述碳納米管包括多壁碳納米管、雙壁碳納米管和單壁碳納米管中的任意一種或兩種以上的組合，所述碳納米管任選經過表面功能化處理。

5.一種制備權利要求1-4中任一項所述的納米碳顆粒-多孔骨架復合材料的方法，其特征在于所述方法包括：

將碳納米管或碳納米纖維與納米碳顆粒一起分散于溶劑中形成分散液，然后噴霧干燥；

或者，將微米級多孔石墨、中間相碳微球、多孔活性炭或者多孔金屬材料浸漬在納米碳顆粒溶液中，超聲處理，然后干燥。

6.一種金屬鋰-納米碳顆粒-多孔骨架復合材料，其特征在于包括權利要求1-4中任一項所述的納米碳顆粒-多孔骨架復合材料，和分布于所述納米碳顆粒-多孔骨架復合材料的孔隙內及表面上的金屬鋰。

7.根據權利要求6所述的金屬鋰-納米碳顆粒-多孔骨架復合材料，其特征在于金屬鋰的質量為所述復合材料總質量的1％～95％。

8.一種制備金屬鋰-納米碳顆粒-多孔骨架復合材料的方法，其特征在于所述方法包括：將熔融的金屬鋰與權利要求1-4中任一項所述的納米碳顆粒-多孔骨架復合材料混合，然后冷卻。

9.一種電極，其特征在于包含權利要求6或7所述的金屬鋰-納米碳顆粒-多孔骨架復合材料。

10.一種電化學儲能裝置，其特征在于包括權利要求9所述的電極，所述電化學儲能裝置包括電化學電池或超級電容器。