[發明專利]親鋰性的多孔材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202111024789.0
• 申請日: 2021-09-02
• 公開（公告）號: CN115732690A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 孔德鈺;郇慶娜;孫兆勇;陳強;牟瀚波
• 申請（專利權）人: 天津中能鋰業有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/168;C01B32/194
• 代理公司: 北京市創世宏景專利商標代理有限責任公司 11493
• 代理人: 崔永華

1.一種親鋰性的多孔材料，其特征在于，所述多孔材料具有由帶親鋰性修飾層的骨架材料交織形成的多孔網絡結構，其中所述帶親鋰性修飾層的骨架材料包含：

起支撐骨架作用的晶化碳質材料，和

覆蓋晶化碳質材料的至少部分表面的親鋰性修飾層，其中所述親鋰性修飾層由非晶材料組成，所述非晶材料的分子式為CxMyOz，其中，M為硼元素、氮元素、磷元素、硫元素、鹵素中的至少一種，且3≤x≤200，1≤y≤50，0≤z≤200；具有式(1)所示的結構單元和式(2)所示的結構單元中的至少一種：

式(1)和式(2)中，R1、R2、R3、R4為C1-C20烷基，且烷基上的一個或多個氫原子被氧元素或M元素取代。

2.根據權利要求1所述的多孔材料，其特征在于，所述晶化碳質材料包括碳納米管、石墨烯、碳纖維、碳基金屬氧化物纖維、碳基共價有機纖維中的至少一種；所述晶化碳質材料具有纖維、桿狀、棒狀、片狀或不規則形狀。

3.根據權利要求1所述的多孔材料，其特征在于，所述非晶材料為與晶化碳質材料共混的有機材料的炭化產物，所述有機材料選自由有機粘結劑、有機填料和交聯劑組成的組。

4.根據權利要求1所述的多孔材料，其特征在于，所述親鋰性修飾層中碳元素的原子質量比的范圍為1％至99％。

5.根據權利要求1所述的多孔材料，其特征在于，所述親鋰性修飾層的厚度在10nm至600nm范圍內。

6.根據權利要求1所述的多孔材料，其特征在于，所述親鋰性修飾層還包括鑲嵌于其中或表面上的納米金屬顆粒，所述的納米金屬顆粒的尺寸范圍為5nm-800nm。

7.一種制備根據權利要求1至6中任一項所述的多孔材料的方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1、將有機粘結劑、填料、交聯劑和溶劑均勻混合，所述填料包括晶化碳質材料、有機填料和任選的無機填料；

步驟2、對步驟1獲得的混合物進行去除溶劑的預干燥；

步驟3、在惰性氣氛保護下，將步驟2獲得的材料在300℃-1200℃范圍內的溫度進行加熱，冷卻后得到多孔材料。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的有機粘結劑、填料、交聯劑和溶劑的質量比為(4-15份)：(10-30份)：(0.01-20份)：(20-400份)，

所述的晶化碳質材料在填料中的質量比例為15％至100％。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，

所述有機粘結劑選自由聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚丁烯苯乙烯、聚苯乙烯、聚羧基纖維素、氰基丙烯酸酯、聚丙烯酸、環糊精、環醚衍生物、聚氨酯、甲基丙烯酸酯、環氧樹脂、醋酸乙烯基聚合物、聚酰亞胺、有機氟聚合物、有機硅氧烷、聚乙二醇、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、甘油、羥苯乙酯及其衍生物、單糖或多糖類聚合物組成的組；

所述有機填料選自由塑料微粒子(聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯)、苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、山梨酸鉀、丙酸鈣、脫氫乙酸鹽組成的組；

所述無機填料選自由金屬納米顆粒、金屬氧化物、金屬氮化物、碳酸鈣、含水硅酸鎂、云母、水合二氧化硅、二氧化硅組成的組；

所述交聯劑選自由丙烯酸鍵合烯丙基蔗糖或季戊四醇烯丙醚的高分子聚合物、過氧化苯甲酰、二亞乙基三胺、水合硼酸鈉、纖維素衍生物、異噻唑啉酮組成的組；

所述溶劑選自由水、四氯乙烯、甲苯、松節油、丙酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯、戊烷、正己烷、環己烷、辛烷、檸檬精、酒精、二甲苯、甲苯環己酮、異丙醇、乙醚、環氧丙烷、甲基丁酮、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、乙腈、吡啶、苯酚、乙二胺組成的組。

10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟1的填料中還包含納米金屬顆粒。