[發明專利]含有金屬涂層的碳材料、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 201910072986.6
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109802121A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 鄭子劍;常建;高源
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

1.一種含有金屬涂層的碳材料的制備方法，包括以下步驟：

A)將碳材料在酸溶液中進行表面氧化，然后與催化劑溶液混合，得到表面負載催化劑的碳材料；

B)將所述表面負載催化劑的碳材料在金屬待鍍液中進行沉積，得到含有金屬涂層的碳材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳材料包括碳纖維、碳線、編織碳布、無紡織碳布、碳紙或碳氈。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟A)中，將碳材料在酸溶液中進行表面氧化具體為：將碳材料浸入酸溶液中，在25～60℃下，超聲處理5～60min；或將碳材料浸入酸溶液中，在25～60℃下，氧等離子處理5～60min；

所述酸溶液包括硫酸溶液和硝酸溶液，所述硫酸溶液和硝酸溶液的體積比為3：1；

所述催化劑溶液為氯鈀酸銨的水溶液，所述氯鈀酸銨的水溶液的濃度為1×10^-4～5×10^-3mol/L；

所述與催化劑溶液混合在黑暗的條件下進行，混合的時間為10～20min。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟A)中，所述表面氧化后還包括：

將所述表面氧化后的碳材料進行硅烷化處理，再浸入含有[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化銨和過硫酸鉀的混合溶液中，自由基聚合反應后得到含PMETAC涂層的碳材料。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述硅烷化處理采用的試劑為乙烯基三甲氧基硅氧烷的醇溶液；

所述乙烯基三甲氧基硅氧烷的醇溶液中，乙烯基三甲氧基硅氧烷的體積百分含量為5～20％；

所述硅烷化處理的時間為0.5～1.0h；

含有[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化銨和過硫酸鉀的混合溶液中，[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化銨的濃度為5～30wt％；過硫酸鉀的濃度為0.1～0.5wt％；

所述自由基聚合反應的溫度為80～120℃，所述自由基聚合反應的時間為0.5～2.0h。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟B)中，所述金屬涂層中的金屬包括銅、鎳、銀、鋅、鋁或錳。

7.權利要求1～6任意一項制備方法制備的含有金屬涂層的碳材料。

8.一種鋰金屬電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：

將所述含有金屬涂層的碳材料在350～400℃下進行鋰的熱熔吸附，得到鋰金屬電池負極材料；

所述含有金屬涂層的碳材料為權利要求7所述的含有金屬涂層的碳材料。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述熱熔吸附前還包括：

將所述含有金屬涂層的碳材料進行氧化處理；

所述氧化處理的溫度為25～300℃，所述氧化處理的時間為0.1～6.0h。

10.權利要求8～9任意一項制備方法制備的鋰金屬電池負極材料。

11.一種鋰金屬電池，包括正極、負極、隔膜和電解液，所述負極包括權利要求10所述的鋰金屬電池負極材料。