[发明专利]颗粒状多孔碳材料及其在锂电池中的应用

权利要求书

1.一种颗粒状多孔碳材料，包含：

碳相，和

至少一个排列在所述碳相中的孔相，

所述颗粒的所述碳相与所述孔相形成基本共连续的不规则相畴，所述孔相的相邻畴之间的距离基本不超过50nm。

2.根据权利要求1的碳材料，具有根据DIN66134由BJH氮气吸附测定为至少0.1cm³/g，尤其是0.2-1cm³/g的孔径为1-5nm的孔。

3.根据权利要求2的碳材料，额外具有根据DIN66134由BJH氮气吸附测定为至少0.1cm³/g，尤其是0.3-2.7cm³/g的孔径为5-300nm的孔。

4.根据前述权利要求中任一项的碳材料，具有的总孔体积根据DIN66134由BJH氮气吸附测定为0.3-3cm³/g，尤其是0.5-2.9cm³/g。

5.根据前述权利要求中任一项的碳材料，具有的BET比表面积根据DIN ISO9277由氮气吸附测定为200-3000m²/g。

6.根据前述权利要求中任一项的碳材料，具有20nm至50μm的重均粒径。

7.根据前述权利要求中任一项的碳材料，具有的碳含量基于所述碳材料的总重量为至少95重量%。

8.一种生产颗粒状碳材料的方法，包括下列步骤：

i.提供具有至少一个有机聚合物相和至少一个无机(半)金属氧化物相的颗粒状复合材料，其中所述有机聚合物相P和所述无机(半)金属氧化物相形成基本共连续的相畴，所述(半)金属氧化物相的两个相邻畴之间的平均距离不超过50nm，

ii.碳化所述复合材料的所述有机聚合物相，

iii.通过浸提除去所述(半)金属氧化物相。

9.根据权利要求8的方法，其中在步骤i)中所述颗粒状复合材料的提供包括在阳离子聚合条件下聚合至少一种单体M，所述单体M具有：

a)至少一个可阳离子聚合的有机单体单元，和

b)至少一种经由氧与所述可阳离子聚合的单体单元键合且形成(半)金属氧化物的(半)金属。

10.根据权利要求9的方法，其中所述(半)金属为硅。

11.根据权利要求9或10的方法，其中在颗粒状(半)金属氧化物存在下聚合所述至少一种单体M。

12.根据权利要求11的方法，其中所述颗粒状(半)金属氧化物为二氧化硅。

13.根据权利要求11或12的方法，其中所述颗粒状(半)金属氧化物具有的平均粒径为5-5000nm。

14.根据权利要求11-13中任一项的方法，其中所述颗粒状(半)金属氧化物在聚合之前已经用酸处理。

15.一种可以由根据权利要求8-14中任一项的方法得到的颗粒状碳材料。

16.根据权利要求15的碳材料，其具有权利要求1-7中任一项的至少一个特征。

17.根据权利要求1-7、15或16中任一项的碳材料在生产电化电池中的用途。

18.一种包含元素硫和至少一种根据权利要求1-7、15或16中任一项的碳材料的复合材料。

19.根据权利要求18的复合材料，在每种情况下基于所述复合材料的总重量包含1-45重量%碳和55-99重量%硫。

20.一种生产复合材料的方法，包括提供根据权利要求1-7、15或16中任一项的颗粒状碳材料并将所述颗粒状碳材料掺入元素硫的熔体中。

21.根据权利要求18或19的复合材料在碱金属-硫电池，尤其是锂-硫电池中作为阴极材料的用途。

22.一种用于碱金属-硫电池，尤其是锂-硫电池的阴极，包含至少一种根据权利要求18或19的复合材料。

23.一种包含至少一种根据权利要求22的阴极的碱金属-硫电池。