[发明专利]具有核/壳结构的多孔碳颗粒及其制备方法

摘要

在用于制备具有核壳结构的碳颗粒的已知方法中，用第一种碳的第一前体渗入含孔的模板材料，并碳化以形成由第一种碳制成的第一沉积物。随后，用第二种碳的第二前体渗入剩余的孔腔，从而在碳化之后形成由具有低于第一孔隙率的第二孔隙率的第二种碳制成的第二沉积物。随后，除去所述模板材料并形成碳颗粒。为了从此出发——特别是在使用碳颗粒作为二次电池组的材料时——提高对活性材料的保留能力和电容量，根据本发明建议如下改进，其中以模板颗粒的形式提供该模板材料且以由可熔融和可聚合材料制成的前体颗粒的形式提供该第一前体，其中在熔融相中进行渗入，从而在碳化之前或过程中使第一前体发泡成为含孔的碳泡沫，并得到中间产物，其中模板材料的孔至少部分被碳泡沫填充。将所述中间产物研磨成为中间产物颗粒并碳的第二前体的可熔融颗粒一起经受熔体渗入，从而使第二前体的熔体渗透进入碳泡沫的孔中并将其在碳化之后至少部分闭合作为所述核/壳结构的壳。

主权项

用于制备具有核/壳结构的多孔碳颗粒(50)的方法，所述方法包括下面的方法步骤：a. 提供由无机材料制成的含孔的模板材料(20)，b. 用第一种碳的第一前体渗入所述模板材料的孔(26)，c. 碳化所述第一前体，以使得在孔(26)中形成具有第一孔隙率的由所述第一种碳制成的第一沉积物，d. 用第二种碳的第二前体渗入碳化之后剩余的孔，e. 碳化所述第二前体，由此形成具有低于所述第一孔隙率的第二孔隙率的由第二种碳制成的第二沉积物，f. 并且除去模板材料(20)，其特征在于下面的措施：(A)以模板颗粒的形式提供所述模板材料(20)且以由可熔融和可聚合材料制成的第一类前体颗粒的形式提供所述第一前体，其中对于根据方法步骤(b)的渗入，将含有模板颗粒和第一类前体颗粒的颗粒混合物熔融并由此使第一前体的熔体渗透进入模板颗粒的孔(26)中，并在其中在根据方法步骤(c)碳化之前或过程中通过缩聚而发泡成为含孔的碳泡沫(31)，从而得到中间产物，其中模板材料(20)的孔(26)至少部分被碳泡沫(31)填充，和(B) 将所述中间产物研磨成为中间产物颗粒并以由可熔融材料制成的第二类前体颗粒的形式提供第二种碳的第二前体，其中对于根据方法步骤(d)的渗入，将含有中间产物颗粒和第二类前体颗粒的颗粒混合物熔融并由此使第二前体的熔体渗透进入碳泡沫的孔中，并在根据方法步骤(e)碳化之后将其至少部分闭合作为所述核/壳结构的壳(41)。