[发明专利]一种三维多孔石墨材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种三维多孔石墨材料的制备方法，其特征在于，包括：

1)将含碳聚合物的凝胶进行冷冻干燥；

2)将步骤1)中的干燥物在温度为2000～3000℃的条件下进行碳化处理。

其中，步骤1)中含碳聚合物的凝胶中含有溶剂A，所述溶剂A的凝固点高于所述冷冻干燥的温度。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂A的凝固点高于所述冷冻干燥温度5℃以上，或10℃以上，或15℃以上。

优选地，所述溶剂A的凝固点例如大于等于0℃，或大于等于5℃。

优选地，步骤1)中含碳聚合物的凝胶中仅含有溶剂A。

优选地，所述溶剂A例如为水、叔丁醇、冰乙酸、二甲基亚砜、环丁砜中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述冷冻干燥的温度为-80～0℃，优选为-50～0℃，例如所述冷冻干燥的温度为-40～-10℃。

优选地，步骤1)中，所述冷冻干燥的时间为0.5～2天，优选为1～2天。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳化处理的温度例如为2400～2900℃；或2600～2800℃；时间例如为1～10h，优选为2～6h。

5.根据权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于：所述含碳聚合物的凝胶可以通过现有技术中已知的方法制备得到，所制备得到含碳聚合物的凝胶中含有溶剂B，溶剂B可以与溶剂A相同或不同。

任选的，将所制备得到的含有溶剂B的含碳聚合物的凝胶置于溶剂A中浸泡，进行溶剂置换，得到含有溶剂A的含碳聚合物。

优选所述浸泡的时间例如可以为0.25～3天。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂B例如为有机溶剂、水、无机盐的水溶液或无机酸溶液。

优选地，所述有机溶剂例如为乙醇、二甲基亚砜、环丁砜、硝酸亚乙基酯中的至少一种，所述无机盐水溶液例如为硫氰酸盐、过氯酸盐、氯化锌、溴化锂水溶液中的至少一种，所述无机酸溶液例如为浓硝酸。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述含碳聚合物的凝胶为聚丙烯腈凝胶、酚醛树脂凝胶或聚丙烯酰胺凝胶。

8.一种由权利要求1至7任一项所述方法制备得到的三维多孔石墨材料。

9.根据权利要求8所述的三维多孔石墨材料，其特征在于，其具有微孔、介孔和大孔共存的结构，其孔径在1～150nm范围之间，比表面积为100～1000m²/g。

10.一种权利要求8或9所述的三维多孔石墨材料在钾离子电池中的应用，例如用作钾离子电池的负极材料。