[發(fā)明專利]一種堿金屬負(fù)極及其制備和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911277320.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN112993211A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭瓊;李先鋒;呂志強(qiáng);張華民;閻景旺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): H01M4/134
• 分類號(hào): H01M4/134;H01M10/24
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 毛薇;李馨

1.一種堿金屬電池負(fù)極，其特征在于，包括：基體和覆于所述基體內(nèi)部的堿金屬；堿金屬占負(fù)極總質(zhì)量的比例為5～95％；所述基體為三維導(dǎo)電多孔碳骨架；三維導(dǎo)電多孔碳骨架是由高溫碳化多孔聚合物膜得到；多孔聚合物膜是由聚合物通過(guò)相轉(zhuǎn)化方法制備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿金屬電池負(fù)極，其特征在于，

所述的三維導(dǎo)電多孔碳骨架內(nèi)部具有納米和微米級(jí)的尺度相互連通的網(wǎng)孔，所述網(wǎng)孔孔徑范圍為1nm～500μm，所述三維導(dǎo)電多孔碳骨架的孔隙率為30％～90％，優(yōu)選60-90％。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿金屬電池負(fù)極，其特征在于，所述聚合物為聚苯并咪唑、聚丙烯腈、酚醛樹脂、聚醚砜酮、聚偏二氯乙烯及其衍生物、聚酰亞胺及其衍生物中的一種或二種以上；

所述相轉(zhuǎn)化方法為熱致相轉(zhuǎn)化、浸沒(méi)相轉(zhuǎn)化、蒸汽相轉(zhuǎn)化、溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化中的一種或二種以上。

4.權(quán)利要求1所述堿金屬電池負(fù)極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將聚合物溶解在有機(jī)溶劑中，得到前驅(qū)體溶液；所述前驅(qū)體溶液中聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-50％；

(2)將步驟(1)制備的前驅(qū)體溶液傾倒在玻璃板上，刮涂成膜，得到聚合物膜；

(3)將步驟(2)制備的聚合物膜進(jìn)行相轉(zhuǎn)化處理得到多孔聚合物膜；

(4)將步驟(3)制備的多孔聚合物膜高溫下煅燒制備多孔碳骨架；

(5)將步驟(4)制備的多孔碳骨架浸沒(méi)在熔融的堿金屬中2-5h，取出冷卻，得到所述堿金屬負(fù)極。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：

所述的有機(jī)溶劑為N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，四氫呋喃中的一種或兩種以上。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述堿金屬為鋰、鈉或鉀。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述聚合物膜厚度為50-1000μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟(4)中所述的多孔聚合物膜在500-900℃煅燒2-20h。

9.一種堿金屬電池，包括負(fù)極，其特征在于，所述負(fù)極為權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的堿金屬負(fù)極。

10.一種權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述堿金屬負(fù)極的應(yīng)用，其特征在于：所述堿金屬負(fù)極應(yīng)用于堿金屬電池負(fù)極側(cè)。