[发明专利]含有金属涂层的碳材料、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种含有金属涂层的碳材料的制备方法，包括以下步骤：

A)将碳材料在酸溶液中进行表面氧化，然后与催化剂溶液混合，得到表面负载催化剂的碳材料；

B)将所述表面负载催化剂的碳材料在金属待镀液中进行沉积，得到含有金属涂层的碳材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳材料包括碳纤维、碳线、编织碳布、无纺织碳布、碳纸或碳毡。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，将碳材料在酸溶液中进行表面氧化具体为：将碳材料浸入酸溶液中，在25～60℃下，超声处理5～60min；或将碳材料浸入酸溶液中，在25～60℃下，氧等离子处理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体积比为3：1；

所述催化剂溶液为氯钯酸铵的水溶液，所述氯钯酸铵的水溶液的浓度为1×10^-4～5×10^-3mol/L；

所述与催化剂溶液混合在黑暗的条件下进行，混合的时间为10～20min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述表面氧化后还包括：

将所述表面氧化后的碳材料进行硅烷化处理，再浸入含有[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵和过硫酸钾的混合溶液中，自由基聚合反应后得到含PMETAC涂层的碳材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷化处理采用的试剂为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体积百分含量为5～20％；

所述硅烷化处理的时间为0.5～1.0h；

含有[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵和过硫酸钾的混合溶液中，[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵的浓度为5～30wt％；过硫酸钾的浓度为0.1～0.5wt％；

所述自由基聚合反应的温度为80～120℃，所述自由基聚合反应的时间为0.5～2.0h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述金属涂层中的金属包括铜、镍、银、锌、铝或锰。

7.权利要求1～6任意一项制备方法制备的含有金属涂层的碳材料。

8.一种锂金属电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

将所述含有金属涂层的碳材料在350～400℃下进行锂的热熔吸附，得到锂金属电池负极材料；

所述含有金属涂层的碳材料为权利要求7所述的含有金属涂层的碳材料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述热熔吸附前还包括：

将所述含有金属涂层的碳材料进行氧化处理；

所述氧化处理的温度为25～300℃，所述氧化处理的时间为0.1～6.0h。

10.权利要求8～9任意一项制备方法制备的锂金属电池负极材料。

11.一种锂金属电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述负极包括权利要求10所述的锂金属电池负极材料。