[發(fā)明專利]瀝青碳包覆氟化碳正極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710621698.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107482187B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐寧;梁運(yùn)輝;李磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津巴莫科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M6/16
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 劉美甜

本發(fā)明公開(kāi)了一種瀝青碳包覆氟化碳正極材料及其制備方法，制備方法為：將氟化碳與瀝青混合，熱處理過(guò)后過(guò)篩即制得瀝青碳包覆的氟化碳正極材料。該方法使用瀝青碳包覆氟化碳，通過(guò)改善氟化碳表面與碳源之間的結(jié)合力，更大程度地提高材料的導(dǎo)電性能，從而顯著提高其放電電壓平臺(tái)、比容量以及大電流放電性能。該方法具有成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝條件簡(jiǎn)單易控、產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，非常適于規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰一次電池材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種瀝青碳包覆氟化碳正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

氟化碳作為鋰一次電池正極材料，具有比容量高，使用溫度范圍寬、工作電壓高、存放時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已成為取代二氧化錳正極材料的熱點(diǎn)研究材料。然而，氟化碳中C-F鍵以共價(jià)鍵形式存在，導(dǎo)致其導(dǎo)電率極低，倍率性能差，放電過(guò)程產(chǎn)熱嚴(yán)重，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。因此，人們致力于對(duì)氟化碳進(jìn)行摻混改性或者包覆改性以提高材料的導(dǎo)電性，解決氟化碳倍率性能差等需迫切解決的問(wèn)題。

CN201310478262.4和CN201610208047.6分別公開(kāi)了利用納米銅和納米半導(dǎo)體對(duì)氟化碳進(jìn)行摻混改性，CN201110431480.3和CN201510641793.X分別公開(kāi)了通過(guò)聚苯胺和聚吡咯對(duì)氟化碳進(jìn)行包覆改性。雖然上述方法不同程度提高氟化碳材料的導(dǎo)電性和倍率性能，但是各自存在不足之處。摻混改性法存在摻混不均勻的問(wèn)題，包覆改性存在有機(jī)溶劑環(huán)境污染問(wèn)題，并且兩者添加的改性劑量較多，都存在以犧牲氟化碳比容量換取高倍率性能的情況。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種瀝青碳包覆氟化碳正極材料及其制備方法，該瀝青碳包覆氟化碳正極材料具有比容量高、倍率高，及成本低的優(yōu)點(diǎn)，制備方法易于操作，適于大規(guī)模生產(chǎn)。

為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種瀝青碳包覆氟化碳正極材料，氟化碳表面包覆的瀝青碳的質(zhì)量占氟化碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)≤15％。

一種瀝青碳包覆氟化碳正極材料的制備方法，包括如下步驟：

1)將氟化碳與瀝青混合均勻，得到物料I；

2)將所述物料I在惰性氣體氛圍保護(hù)下熱處理，再經(jīng)冷卻、過(guò)篩得到所述瀝青包覆氟化碳正極材料。

進(jìn)一步，步驟1)中瀝青中的碳質(zhì)量占氟化碳質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)≤15％。

瀝青中的碳質(zhì)量指：將瀝青在500℃、氮?dú)鈿夥障绿幚?h，得到產(chǎn)物的質(zhì)量(文件中其它地方提到的瀝青碳的質(zhì)量也是用相同方法測(cè)得的)。

進(jìn)一步，步驟2)熱處理的條件為在300～550℃條件下處理0.5～10h。

進(jìn)一步，所述惰性氣體為氬氣或氮?dú)狻?/p>

進(jìn)一步，所述氟化碳為氟化石墨、氟化焦炭、氟化炭黑、氟化碳納米管和氟化石墨烯中的任意一種或任意幾種以任意比的混合物。

進(jìn)一步，所述瀝青為石油瀝青、煤瀝青和天然瀝青的任意一種或任意幾種以任意比的混合物。

該技術(shù)方案選擇瀝青碳作為包覆碳源，目的是采用表面能低的瀝青與表面能低的氟化碳相結(jié)合，改善包覆碳與氟化碳的界面結(jié)合力，提高氟化碳表面的碳包覆效果，從而極大提高氟化碳的倍率性能。采用較少量的瀝青碳包覆氟化碳，即可達(dá)到較好的氟化碳材料倍率改善效果，克服了以犧牲氟化碳比容量換取高倍率性能的常見(jiàn)問(wèn)題。

該制備方法所用設(shè)備簡(jiǎn)單、易于操作、工藝條件簡(jiǎn)單易控，適合于規(guī)模化生產(chǎn)；最終制得的瀝青碳包覆氟化碳正極材料不僅比容量高、倍率高、而且放電電壓平臺(tái)提高明顯、電壓滯后現(xiàn)象明顯改善，可滿足實(shí)用化應(yīng)用的要求。

附圖說(shuō)明

圖1為將各實(shí)施例、對(duì)比例制得的產(chǎn)品組裝電池0.1C放電性能比較圖；