[發明專利]使用改進的碳源制備多孔碳材料的方法

在審

• 申請號: 201880070056.0
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN111278791A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: J·米肖-伯恩羅希納;D·魏因加特;A·庫恩;D·薩穆利斯
• 申請（專利權）人: 賀利氏電池科技有限公司
• 主分類號: C04B35/524
• 分類號: C04B35/524;C04B38/00;C01B32/15
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 徐國棟;林柏楠

本發明涉及一種用于制備多孔碳材料的方法，其包括以下方法步驟：a.提供碳源；b.提供兩親性物質；c.使所述碳源與所述兩親性物質接觸以獲得前體；和d.加熱所述前體以獲得多孔碳材料；其中所述碳源包含碳源化合物，其中所述碳源化合物包含以下：i.具有1或多個附接OH基團的芳環；ii.酯鍵。

技術領域

本發明涉及一種使用改進的碳源制備多孔碳材料的方法。本發明進一步涉及一種多孔碳材料、包含該多孔碳材料的裝置、改進的碳源用于制備多孔碳材料的用途和多孔碳材料的用途。

背景技術

存在對尤其用于相同物質中需要電導率和材料滲透性兩者的應用中的多孔碳材料的需求。此類應用為例如離子轉移電池，其中電極材料在固-液邊界處與電荷載流子相互作用。

先前技術中已知的多孔碳材料為碳黑。碳黑通過不完全燃燒重質石油產品(例如FCC焦油、煤焦油、乙烯裂解焦油)制備，且少量來自植物油。用于制備碳黑的此類方法例如公開于US 07,655,209 B2中。多孔碳的應用通常基于孔結構的特性。已知應用為：例如鋰離子電池中的電極，其中需要離子和電子同步傳輸通過電極材料；催化劑，其中需要高活性表面積和孔可出入性；和燃料電池，其中需要燃料傳輸和電導性。

使用充當負極的模板使碳成形以制備多孔碳材料的方法在先前技術中為已知的。其中，碳材料的特征在于孔結構，該孔結構實質上由模板材料的結構預定。模板可例如由氧化硅制備。先前技術中已知的用于制備氧化硅模板的方法為所謂的溶膠-凝膠方法。制備氧化硅的溶膠-凝膠途徑為本領域技術人員所熟知。舉例而言，經由溶膠凝膠方法制備單塊二氧化硅主體描述于US 06,514,454 B1中。

在不使用固體模板的情況下制備多孔碳材料的方法描述于US 2005/214539 A1和US 2015/0274921 A1中。此處，在焙燒之前需要延長的聚合步驟。

持續需要提供用于尤其通過不采用固體模板且具有短聚合步驟的聚合型方法來制備多孔碳材料的改進方法。也存在對具有改進的特性的多孔碳材料的需求。

發明內容

一般而言，本發明的一目標為至少部分地克服由先前技術產生的缺點。

本發明的一目標為提供用于制備多孔碳材料的方法，其中該方法具有減少的持續時間。

本發明的一目標為提供用于制備多孔碳材料的方法，其中該方法包括較少步驟。

本發明的一目標為提供用于制備多孔碳材料的方法，其中該多孔碳材料具有改進的特性。

本發明的一目標為提供用于制備多孔碳材料的方法，其中該多孔碳材料具有在大孔范圍內的模態孔徑(modal pore size)。

本發明的一目標為提供用于制備多孔碳材料的方法，其中該多孔碳材料具有大于50nm的模態孔徑。

本發明的一目標為提供用于制備多孔碳材料的方法，其中不需要交聯劑。

本發明的一目標為提供用于制備多孔碳材料的對環境較為友好的方法。

本發明的特定目標為提供用于制備多孔碳材料的方法，該方法較為環境友好。

本發明的特定目標為提供用于在不需要大量混合步驟的情況下制備多孔碳材料的方法。

本發明的特定目標為提供用于制備具有改進的離子傳輸的多孔碳材料的方法。

本發明的一目標為提供用于制備具有較低雜質濃度的多孔碳產品的方法。

本發明的一目標為提供具有較高日歷壽命的鋰離子電池。

本發明的一目標為提供具有較高循環壽命的鋰離子電池。

本發明的一目標為提供具有減小缺陷率的鋰離子電池。