[發明專利]一種用于鋰氟化碳電池的復合正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710342151.9
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107316988B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 彭思侃;燕紹九;南文爭;陳翔;王晨
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/50;H01M4/62;H01M6/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

本發明是一種用于鋰氟化碳電池的復合正極材料及其制備方法，該正極材料為氟化石墨烯、二氧化錳和導電聚合物的復合物。制備方法首先通過超聲振蕩的方式制備出單分散氟化石墨烯溶液，然后將氟化石墨烯溶液轉移到高速剪切乳化均質機中進行剪切分散，剪切后的氟化石墨烯溶液與二氧化錳粉體、導電聚合物一同裝進氧化鋯球磨罐中進行球磨混合。最后將球磨后的復合正極漿料干燥、粉碎、過篩得到復合正極材料粉末。本發明利用二氧化錳改性以及導電聚合物包覆的氟化石墨烯，可提高氟化石墨烯材料本身的電子電導率，改善正極材料的大電流放電性能和容量利用率，應用于鋰氟化碳電池有利于提高電池的比能量和倍率性能。

技術領域

本發明是一種用于鋰氟化碳電池的復合正極材料及其制備方法，屬于儲能復合材料技術領域。

背景技術

隨著社會經濟的發展，各種可穿戴便攜式電子產品對配套電源的要求向著輕量化、高能化、超長續航和高安全性的方向迅速發展。人們對電池的性能，尤其是鋰電池性能的要求越來越高。鋰一次電池由于具有優異的性能，被廣泛應用于傳感器、照相機、心臟起搏器、飛機等多種民用及軍事領域。目前常見的鋰一次電池包括，鋰二氧化錳電池、鋰亞硫酰氯電池、鋰二氧化硫電池、鋰氟電池、鋰鐵電池等。其中，鋰氟化碳電池是固體正極鋰一次電池中理論質量比能量最高的，實用比能量可高達250～800Wh/kg。但是由于正極氟化碳材料的電子電導率較差，制約了電池高倍率放電性能，使鋰氟化碳電池在許多領域應用性受限。

石墨烯是一種新型二維納米材料，具有超強的導電性能，是目前導電性最好的材料。單層石墨烯具有高比表面積(2630m²/g)、超高的電子遷移率(200000cm²/V·S)和熱導率(5000W/m·K)。氟化石墨烯作為石墨烯的新型功能化材料，既保持了石墨烯的大比表面積，又因氟原子的引入帶來了表面能降低、疏水性增強等新穎的界面和物理化學性能。通過金屬氧化物改性和導電聚合物包覆修飾，可進一步提高材料的電子電導率，降低極化電阻。應用于鋰氟化碳電池正極材料，有利于提高電解液的浸潤性并增大正極材料反應活性面積，提高材料導電性，從而有效提升正極材料利用率，這對于提高電池的比能量和比功率具有重要意義。因此基于以上原因，我們提出了以下發明。

發明內容

本發明正是針對上述現有技術狀況而設計提供了一種用于鋰氟化碳電池的復合正極材料及其制備方法，其目的是利用氟化石墨烯獨特的二維結構及優異的表界面性質，并通過二氧化錳金屬氧化物改性和導電聚合物修飾，使復合正極材料的容量利用率和電池倍率性能得到明顯提高。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

本發明技術方案提出了一種用于鋰氟化碳電池的復合正極材料，其特征在于：該復合正極材料的組成及重量百分比為：二氧化錳0.1％～10％，導電聚合物10％～25％，余量為氟化石墨烯。

導電聚合物為聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚并苯中的一種。

本發明技術方案還提出制備所述的用于鋰氟化碳電池的復合正極材料的方法，其特征在于：該方法的步驟為：

步驟一、單分散氟化石墨烯溶液的制備

將氟化石墨烯加入到無水酒精溶液中，利用超聲振蕩方式制備出均勻的單分散氟化石墨烯溶液；

步驟二、將單分散氟化石墨烯溶液移至高速剪切乳化均質機中進行剪切分散，剪切頻率為20～60Hz，剪切時間為10min～60min。；

步驟三、將二氧化錳粉末及導電聚合物按配比添加到經剪切分散后的單分散氟化石墨烯溶液中，裝進氧化鋯球磨罐中通過球磨機械混合，混合時間為10h～24h；

步驟四、將球磨混合后的漿料取出，放入烘箱中烘干，烘箱溫度為50℃～100℃；

步驟五、烘干后的混合物經過粉碎、過篩即得到氟化石墨烯/二氧化錳/導電聚合物的復合正極材料。