[發明專利]一種補堿金屬離子添加劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010567398.2
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN113823852A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 張振宇;林建楠
• 申請（專利權）人: 北京衛藍新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/0525;H01M10/054
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 盧澤明

1.一種補堿金屬離子添加劑，其特征在于，其化學式為xM_yC·(1-x)Z，其中所述M為堿金屬元素，所述Z為M₂O、M₂CO₃、MOH、MCl、MF、MBr和MI的一種或多種，且0.5≤x≤1，y0。

2.根據權利要求1所述的補堿金屬離子添加劑，其特征在于，所述M為Li元素或者Na元素。

3.根據權利要求2所述的補堿金屬離子添加劑，其特征在于，具有一層及以上碳層，所述碳層呈籠狀或類籠狀結構，且內部具有孔，所述堿金屬元素填充或沉積在碳層內部的孔內。

4.根據權利要求3所述的補堿金屬離子添加劑，其特征在于，所述Z覆蓋在碳層的接縫或缺陷處。

5.根據權利要求1或2或3或4所述的補堿金屬離子添加劑，其特征在于，所述補堿金屬離子添加劑的粒徑≤100μm。

6.根據權利要求5所述的補堿金屬離子添加劑，其特征在于，補堿金屬離子添加劑的粒徑≤0.5μm。

7.根據權利要求1或2或3或4或6所述的補堿金屬離子添加劑，其特征在于，采用堿金屬和碳源制備而成，所述堿金屬是金屬鋰和金屬鈉中的一種，所述碳源是石墨烯、石墨烯氧化物、氧化石墨烯、氟化石墨烯、氯化石墨烯、溴化石墨烯、碘化石墨烯中的一種或多種。

8.一種補堿金屬離子添加劑的制備方法，其特征在于，首先將堿金屬和碳源分別加入液體試劑中制得堿金屬分散液和碳源分散液，然后將堿金屬分散液和碳源分散液混合、反應制得補堿金屬離子添加劑；其中在堿金屬分散液時和將堿金屬分散液和碳源分散液混合制得補堿金屬離子添加劑時，均在惰性氣氛保護下完成。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述液體試劑是液氨、乙二醇二甲醚、戊醛、乙腈、丙腈、二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丁基堿金屬元素的環己烷溶液、碘化堿金屬元素鹽的乙腈溶液、多環芳香族化合物的有機溶劑溶液的一種或多種。

10.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

a1.在惰性氣氛保護下，將堿金屬在液體試劑1中溶解，得到堿金屬分散液1；

a2.將碳源分散在液體試劑1中，得到碳源分散液1；

a3.在惰性氣氛保護和不斷攪拌下，將上述碳源分散液1加入到堿金屬分散液1中攪拌并充分反應，制得補堿金屬離子添加劑，然后蒸發溶劑得到補堿金屬離子添加劑。

11.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述液體試劑1是液氨、乙二醇二甲醚、戊醛、乙腈、丙腈、二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丁基堿金屬元素的環己烷溶液、碘化堿金屬元素鹽的乙腈溶液、多環芳香族化合物的有機溶劑溶液、甲苯、二甲苯、己烷、環己烷、庚烷、石油醚、煤油、液體石蠟、鏈狀烷烴、環狀烷烴中的一種或多種。

12.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

b1.在惰性氣氛保護下，將堿金屬在液體試劑2中攪拌加熱回流熔融，得到堿金屬分散液2；

b2.將碳源分散在液體試劑2中，得到碳源分散液2；

b3.在惰性氣氛保護和不斷攪拌加熱回流下，將碳源分散液2加入到堿金屬分散液2中攪拌加熱回流并充分反應，制得補堿金屬離子添加劑，然后冷卻后過濾出補堿金屬離子添加劑，并使用液體試劑3將補堿金屬離子添加劑表面的液體試劑2沖洗掉，最后干燥得到補堿金屬離子添加劑。