[发明专利]一种高面容量的自支撑硬碳负极及其制备和应用

权利要求书

1.一种硬碳电极，其特征在于，所述电极为自支撑三维多孔硬碳骨架；自支撑三维多孔硬碳骨架是由高温碳化多孔聚合物膜得到；多孔聚合物膜是由聚合物通过相转化方法制备；

所述的自支撑三维多孔碳骨架内部具有纳米和微米级的尺度相互连通的网孔，孔径范围为1nm～500μm，孔隙率为5％～90％，优选20-50％。

2.根据权利要求1所述的硬碳电极，其特征在于，所述自支撑三维多孔硬碳骨架的生长量为1-40mg cm^-2。

3.根据权利要求1所述的硬碳电极，其特征在于，

所述聚合物为聚苯并咪唑、聚丙烯腈、酚醛树脂、聚醚砜酮、聚偏二氯乙烯及其衍生物、聚酰亚胺及其衍生物中的一种或二种以上；

所述相转化方法为热致相转化、浸没相转化、蒸汽相转化、溶剂蒸发诱导相转化中的一种或二种以上。

4.权利要求1所述硬碳电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将聚合物溶解在有机溶剂中，得到前驱体溶液；所述前驱体溶液中聚合物的质量分数为1-50％；

(2)将步骤(1)制备的前驱体溶液倾倒在玻璃板上，刮涂成膜，得到聚合物膜；

(3)将步骤(2)制备的聚合物膜进行相转化处理得到多孔聚合物膜；

(4)将步骤(3)制备的多孔聚合物膜在高温下煅烧，制备得到所述硬碳电极。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，四氢呋喃中的一种或两种以上。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述多孔聚合物膜厚度为50-2000μm。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的高温煅烧设置温度在1000-2000℃，煅烧时间1-20h。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述高温煅烧为将多孔聚合物膜从室温升至煅烧温度，升温速度为0.5-5℃/min。

9.一种碱金属离子电池，包括负极，其特征在于，所述负极为权利要求1-3任意一项所述的硬碳电极。

10.一种权利要求1-3任意一项所述硬碳电极的应用，其特征在于，所述硬碳电极应用于碱金属离子电池负极侧；所述碱金属离子电池为锂离子电池、钠离子电池或钾离子电池。