[發明專利]一種二氧化硅改性的氟化碳材料及制備方法

有效

• 申請號: 201610218209.4
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105655588B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 張麗娟;祝艷磊;趙惠慧;王雪;付予
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明屬于電池技術領域，特別是一種二氧化硅改性的氟化碳材料及制備方法。

背景技術

鋰電池是上世紀70年代以后逐漸發展起來的新型電池，具有容量高、循環壽命長、低消耗、自放電小、無公害、無記憶效應、內阻小、污染少等優點。目前鋰一次電池主要有鋰二氧化錳電池、鋰亞硫酰氯電池、鋰氟化碳電池等，其中鋰氟化碳電池是固體電池中理論比能量最高的電池，約為2180Wh/kg,并且具有儲存壽命長、使用溫度范圍寬、對環境友好等優點，具有很好的應用前景。目前主要應用在軍工、航天航空、精密醫療等領域。

目前鋰/氟化碳電池存在的問題主要是放電平臺電壓低、高倍率性能差、放電過程中存在著嚴重的電壓滯后。其中倍率性能差影響了鋰氟化碳電池在高倍率用電設備中的應用。人們嘗試了很多方法對氟化碳電池的性能進行改善。Lam等合成了導電性較好的半氟化的材料(x<1)提高倍率性能，但是這種方法犧牲了比容量。(參考文獻Lam P,Yazami R.Physical characteristics and rate performance of(CF_x)n(0.33<x<0.66)in lithium batteries[J].Journal of Power Sources,2006,153(2):354-359.)。Groult等在乙腈中用電化學沉積方法在CFx表面沉積聚吡咯，能量密度和功率密度有了明顯提高，提高了鋰氟化碳電池的倍率性能。(參考文獻Groult H,Julien C M,Bahloul A,et al.Improvements of the electrochemical features of graphite fluorides in primary lithium battery by electrodeposition of polypyrrole[J].Electrochemistry Communications,2011,13(10):1074-1076.)上述的改進方法在一定程度上提高了鋰氟化碳電池的性能，但效果并不明顯，因此并未得到實際應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種二氧化硅改性的氟化碳材料，該材料制備的電池的內阻較小，放電電壓平臺較高，并且具有較好的高倍率性能。

本發明的技術方案如下。

一種二氧化硅改性的氟化碳材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將一定量的表面活性劑加入到去離子水中，再加入氟化碳，攪拌至少4h，得到均勻的混合液；

(2)將球形的納米二氧化硅加入到步驟(1)所得的混合液中，攪拌2h，得到混合物溶液；

(3)將混合物溶液進行抽濾洗滌，形成混合物，混合物烘干后得到混合物粉末。

(4)將混合物粉末置于氣氛爐中，惰性氣氛下，氣氛爐以5℃/min的速度升溫至500℃恒溫，恒溫中混合物粉末進行1h的煅燒，然后降至室溫得到二氧化硅改性的氟化碳。

步驟(1)中優選每10ml水中對應0.01-0.02g表面活性劑、0.1-0.3g氟化碳。

所述的表面活性劑是十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸銨、十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、十二烷基苯磺酸、十六烷基三甲基溴化銨等其中的一種。

球形的納米二氧化硅的質量是氟化碳質量的3％-10％。

所述惰性氣氛為氮氣或氬氣。

本發明的有益效果：利用二氧化硅改性的氟化碳，提高鋰/氟化碳電池的放電電壓平臺，降低其內阻，提高其高倍率性能，減少電壓滯后。因此發明能夠提供一種高倍率下放電能力強的一次電池，具有很大的工業和商業價值。

附圖說明

圖1為實施例1二氧化硅改性后的氟化碳材料制備的電池與純氟化碳材料制備的電池放電曲線比較圖，(a)2C下的放電曲線圖。(b)5C下的放電曲線圖。

圖2為是會所了1二氧化硅改性后的氟化碳材料制備的電池與純氟化碳材料制備的電池的交流阻抗曲線比較圖。

圖3為實施例2二氧化硅改性后的氟化碳材料制備的電池與純氟化碳材料制備的電池放電曲線比較圖，(a)2C下的放電曲線圖。(b)5C下的放電曲線圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和對比例對本發明進一步進行說明，但本發明并不限于以下實施例。

實施例1：

將一定量的表面活性劑加入到去離子水中，再加入氟化碳，攪拌4h，得到均勻的混合液，每10ml水中對應0.01g表面活性劑、0.2g氟化碳。