[发明专利]一种锂金属电池立方孔碳涂层隔膜及其制备方法

权利要求书

1.一种锂金属电池涂层隔膜的涂覆材料，其特征在于：所述涂覆材料具有纳米薄片结构并带有立方孔，所述立方孔由碳壁围成；

所述立方孔大小均匀，边长为20~28 nm，紧密堆叠排列；

所述的涂覆材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将无机盐模板和含碳有机物混合，得到模板和前驱体的混合物；

所述无机盐模板为氯化铁、氯化锰和氯化锌中的至少两种；

所述含碳有机物为葡萄糖酸钠、醋酸钠和油酸钠中的至少一种；

（2）在步骤（1）得到的所述混合物中加入硫酸钠，得到预碳化材料；

（3）将所述预碳化材料在惰性气氛中加热，得到内部带有无机盐模板的立方孔碳材料；

（4）将所述内部带有无机盐模板的立方孔碳材料去除无机盐模板，得到纯净的立方孔碳材料；

（5）将步骤（4）中制得的纯净的立方孔碳材料在惰性气氛中加热，得到立方孔碳，即为所述涂覆材料。

2.权利要求1所述的涂覆材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将无机盐模板和含碳有机物混合，得到模板和前驱体的混合物；

所述无机盐模板为氯化铁、氯化锰和氯化锌中的至少两种；

所述含碳有机物为葡萄糖酸钠、醋酸钠和油酸钠中的至少一种；

（2）在步骤（1）得到的所述混合物中加入硫酸钠，得到预碳化材料；

（3）将所述预碳化材料在惰性气氛中加热，得到内部带有无机盐模板的立方孔碳材料；

（4）将所述内部带有无机盐模板的立方孔碳材料去除无机盐模板，得到纯净的立方孔碳材料；

（5）将步骤（4）中制得的纯净的立方孔碳材料在惰性气氛中加热，得到立方孔碳，即为所述涂覆材料。

3.根据权利要求2所述的涂覆材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述无机盐模板的反应产物和所述含碳有机物的摩尔比为1:4~20；

步骤（2）中，所述含碳有机物和所述硫酸钠的摩尔比为1:4~20；

步骤（2）中，所述硫酸钠为粉末状。

4.根据权利要求3所述的涂覆材料的制备方法，其特征在于：所述无机盐模板为下述任一种：1）氯化铁和氯化锰；2）氯化铁和氯化锌；3）氯化铁、氯化锰和氯化锌。

5.根据权利要求4所述的涂覆材料的制备方法，其特征在于：所述无机盐模板为下述任一种：1）氯化铁和氯化锰；所述氯化铁和氯化锰的摩尔比为2~5:1；2）氯化铁和氯化锌；所述氯化铁和氯化锌的摩尔比为2~5:1；3）氯化铁、氯化锰和氯化锌；氯化铁：氯化锰和氯化锌之和的摩尔比为2~5:1。

6.根据权利要求2或3所述的涂覆材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述加热的温度为400~700 ℃；保温时间为1~5 h；

步骤（5）中，所述加热的温度为800~1100 ℃；保温时间为1~5 h。

7.根据权利要求6所述的涂覆材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述加热的温度为500~700 ℃；保温时间为3~4 h；

步骤（5）中，所述加热的温度为800~1000 ℃；保温时间为3~4 h。

8.根据权利要求2或3所述的涂覆材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，还包括所述混合后加热并冷却至室温的步骤；

步骤（3）和步骤（5）中，所述惰性气氛为氮气气氛、氩气气氛和氦气气氛中的至少一种；

步骤（4）中，将所述内部带有无机盐模板的立方孔碳材料浸泡于酸性溶液中去除无机盐模板；

步骤（3）中，所述加热的升温速率为1~5 ℃/min；步骤（4）中，所述加热的升温速率为3~10 ℃/min。

9.一种锂金属电池涂层隔膜，包括权利要求1所述的涂覆材料和基膜。

10.根据权利要求9所述的锂金属电池涂层隔膜，其特征在于：所述基膜为PP膜。