[发明专利]一种空心碳球及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种空心碳球的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)先配制包含树脂单体、表面活性剂、氨、水、醇的溶液A，再将正硅酸酯加入溶液A中，记为溶液B，正硅酸酯水解，制备得到二氧化硅悬浮液；

(2)将甲醛溶液加入步骤(1)的二氧化硅悬浮液中，聚合反应，制备得到二氧化硅-树脂复合球；

(3)将步骤(2)的二氧化硅-树脂复合球煅烧，制备得到二氧化硅-碳复合球；

(4)将步骤(3)的二氧化硅-碳复合球中的二氧化硅通过酸或碱去除，制备得到空心碳球。

2.根据权利要求1所述空心碳球的制备方法，其特征在于，步骤(1)溶液A中，所述树脂单体选自邻苯二酚、邻苯二胺、间苯二胺、间苯二酚、间氨基苯酚和邻氨基苯酚中的至少一种；

所述溶液A中树脂单体的摩尔浓度为0.005mol/L～0.1mol/L，优选溶液A中树脂单体的摩尔浓度为0.01mol/L～0.03mol/L。

3.根据权利要求1所述空心碳球的制备方法，其特征在于，步骤(1)溶液A中，所述表面活性剂选自聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、三乙烯四胺、十六胺、十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的一种、两种或更多种，优选十六烷基三甲基溴化铵和/或十六烷基三甲基氯化铵；

所述表面活性剂的质量分数为0.01％～10％；

所述溶液A中氨的质量分数为0.01％～0.5％，优选0.01％～0.05％。

4.根据权利要求1所述空心碳球的制备方法，其特征在于，步骤(1)溶液A中，所述醇为乙醇、丙醇、丁醇中的至少一种；

所述醇和水的体积比为1:7～4:1。

5.根据权利要求1所述空心碳球的制备方法，其特征在于，步骤(1)溶液B中，所述正硅酸酯选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯和正硅酸丙酯中的至少一种；

所述正硅酸酯在溶液B中的质量分数为1％～20％；

所述溶液B的温度保持在15℃～60℃，正硅酸酯水解时间为1h～24h。

6.根据权利要求1所述空心碳球的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述甲醛加入二氧化硅悬浮液的速率为0.1ml/min～10ml/min；

所述步骤(2)中将甲醛加入到二氧化硅悬浮液中后，先第一阶段聚合反应，所述第一阶段聚合反应的温度为35℃～80℃，时间为8h～24h；所述第一阶段聚合反应以后再进行第二阶段聚合反应，第二阶段聚合温度为80℃～140℃，聚合反应时间为2h～30h。

7.根据权利要求1所述空心碳球的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述煅烧气氛为惰性气氛，所述惰性气氛中主要有氮气、氦气和/或氩气；

所述煅烧温度为400℃～900℃，煅烧时间为1～20h。

8.根据权利要求1或2所述空心碳球的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述甲醛与所述树脂单体的摩尔比为1:1～3:1。

9.一种空心碳球，其特征在于，由所述权利要求1～8任一项所述的方法制得，所述空心碳球包含两个、三个或更多个碳球的球壁相互连接；

所述空心碳球的球壁平均厚度为5nm～100nm；

所述空心碳球的最大粒径为100nm～800nm。

10.一种锂硫电池的电极，包含权利要求9所述的空心碳球。