[发明专利]碳材料及其制造方法、电化学电池、减氧装置和冰箱

权利要求书

1.碳材料，其特征在于，

含有柱状结构体，所述柱状结构体是由包括碳原子的一部分被氮原子置换了的结构的具有石墨烯骨架的碳化合物紧密地层叠而成，所述碳化合物的石墨烯骨架面相对于柱状结构的柱轴方向以5度以上80度以下的角度倾斜。

2.如权利要求1所述的碳材料，其特征在于，

所述碳化合物的石墨烯骨架面相对于柱状结构体的柱轴方向以10度以上60度以下的角度倾斜。

3.如权利要求1所述的碳材料，其特征在于，

所述柱状结构体具有端部带有凹陷的中空结构。

4.如权利要求1所述的碳材料，其特征在于，

所述碳化合物的石墨烯骨架面相对于柱状结构体的柱轴方向以5度以上80度以下的角度倾斜的化合物为所述碳化合物中的5％以上90％以下。

5.如权利要求1所述的碳材料，其特征在于，

柱状结构体的直径为30nm至500nm。

6.如权利要求1所述的碳材料，其特征在于，

在所述石墨烯骨架的一部分碳原子上键合有氧原子。

7.如权利要求1所述的碳材料，其特征在于，还含有：

选自铁、钴和锰中的一种以上的金属粒子、

选自铁、钴和锰中的一种以上的金属离子、

选自单磷酸、寡磷酸及多磷酸的一种以上的磷化合物、或

铂粒子中的至少任一种。

8.碳材料的制造方法，其特征在于，具有：

具有石墨烯面紧密重叠而成的结构的碳纤维含有金属粒子，使所述金属粒子溶解的工序；以及

在所述工序后将碳原子的一部分置换为氮原子的工序。

9.如权利要求8所述的碳材料的制造方法，其特征在于，

所述将一部分碳原子置换为氮原子的工序包括：在包含高锰酸钾的酸性溶液中对所述碳纤维进行氧化处理，

在所述氧化处理后，用肼或氨溶液进行处理并加热。

10.电化学电池，其特征在于，具备：

正极、

负极、和

被所述正极和所述负极夹持的电解质，

所述正极或所述负极包含碳材料，所述碳材料包括由含有碳原子的一部分被氮原子置换的结构的具有石墨烯骨架的碳化合物紧密层叠而成的柱状结构体，所述碳化合物的石墨烯骨架面相对于柱状结构的柱轴方向以5度以上80度以下的角度倾斜。

11.如权利要求10所述的电化学电池，其特征在于，

所述电化学电池用于燃料电池单元、减氧单元、除湿单元或水电解单元。

12.如权利要求10所述的电化学电池，其特征在于，

所述负极包含硅粒子，所述电化学电池用于锂二次电池。

13.减氧装置，其特征在于，具备：

正极、

负极、和

被所述正极和所述负极夹持的电解质，

还具有减氧容器，该减氧容器被在所述正极或负极中包含碳材料的电化学电池分隔，所述碳材料包括由含有碳原子的一部分被氮原子置换的结构的具有墨烯骨架的碳化合物紧密层叠而成的柱状结构体，所述碳化合物的石墨烯骨架面相对于柱状结构的柱轴方向以5度以上80度以下的角度倾斜。

14.冰箱，其特征在于，具有减氧装置，所述减氧装置具备：

正极、

负极、和

被所述正极和所述负极夹持的电解质，

还具有减氧容器，所述减氧容器被在所述正极或负极中包含碳材料的电化学电池分隔，所述碳材料包括由含有碳原子的一部分被氮原子置换的结构的具有石墨烯骨架的碳化合物紧密层叠而成的柱状结构体，所述碳化合物的石墨烯骨架面相对于柱状结构的柱轴方向以5度以上80度以下的角度倾斜。