[发明专利]一种锂·空气或锂氧电池正极用多孔碳材料

摘要

一种锂·空气或锂氧电池正极用多孔碳材料，碳材料颗粒粒径为1‑30um，颗粒本身呈由碳片层构成的类蜂窝状多孔结构，孔容为0.5～5cm3/g，其内部包括二种孔，一种是由碳片层作为孔壁而构成的交错贯通孔，另一种孔是均匀分布于孔壁内的孔；交错贯通孔主要为二类孔径范围分别为5～90nm和100～500nm的孔，二者占贯通孔孔体积的80%以上，二者孔体积比例为110～101，碳片层厚度为2‑50nm；孔壁内的孔主要为孔径范围为1～10nm的孔，占孔壁内孔体积的90%以上。该碳材料可有效提高电池的放电比容量、电压平台及倍率放电能力，进而提高锂‑空气电池的能量密度及功率密度。

主权项

一种锂‑空气或锂氧电池正极用多孔碳材料，其特征在于：所述碳材料颗粒粒径为 1‑30um，颗粒本身呈由碳片层构成的类蜂窝状多孔结构，孔容为 0.5~5cm3/g，其内部包括二种孔，其中一种是由碳片层作为孔壁而构成的交错贯通孔，另一种孔是均匀分布于孔壁内的孔；交错贯通孔主要为二类孔径范围分别为 5~90 nm 和 100~500 nm 的孔，二者占贯通孔孔体积的 80%以上，二者孔体积比例为 1:10~10：1，碳片层厚度为 2‑50 nm；孔壁内的孔主要为孔径范围为 1~10 nm 的孔，占孔壁内孔体积的 90%以上；所述的碳材料采用模板法结合气体活化法按以下两步法制备而成，首先采用模板法按如下过程制备原始碳材料，然后对其进行气体后活化，在其碳颗粒内部构建所述的孔径为 100~500 nm 的这部分孔道；（1）模板法制备过程如下：将碳前驱物和模板溶于去离子水或有机溶剂中，水浴加热 40~85℃并机械搅拌，待水分或有机溶剂完全蒸发后在 60~80℃干燥；干燥后的产品进行碳化，碳化气体为 N2 或 Ar，碳化温度范围在 500~1700℃，碳化时间控制在 1~8h，得到模板/碳复合物，用酸或碱溶液去除模板，经过滤、干燥，即得多孔碳材料；（2）后活化过程如下：将NH3进行活化；活化温度控制在 400~1300℃，活化时间控制在 10min~5h，活化气体的进气流量控制在 2~100 ml/min。