[發(fā)明專利]一種高安全高比能量鋰/氟化碳電池制備方法

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• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109786842A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 徐志彬;李楊;劉帥奇;郝明明
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0568;H01M10/052
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

本發(fā)明公開了一種高安全高比能量鋰/氟化碳電池制備方法，利用鋰鹽溶于有機溶劑或與固體聚合物復合制備得到高鋰鹽濃度電解液或高鋰鹽濃度固體聚合物電解質，采用該高鋰鹽濃度電解液或高鋰鹽濃度固體聚合物電解質組裝得到鋰/氟化碳電池，一方面使電池安全性得到巨大提升，另一方面通過高鋰鹽濃度電解液或高鋰鹽濃度固體聚合物電解質與氟化碳材料的協(xié)同作用，電池放電容量可以超出氟化碳材料的比容量極限，從而大幅提升鋰/氟化碳電池的比能量。

技術領域

本發(fā)明屬于電池技術領域，特別是涉及一種高安全高比能量鋰/氟化碳電池制備方法。

背景技術

在一次電池方面，理論比能量最大的就是鋰/氟化碳電池(約2180Wh/kg)，鋰/氟化碳原電池也是目前已實現的比能量最高的原電池體系，其比能量已經超過500Wh/kg，通過努力可以進一步提高到700Wh/kg。鋰/氟化碳電池的正極材料氟化石墨比能量高、電壓高、自放電低，特別適合長期工作于無人或封閉環(huán)境中的儀表電源。以氟化石墨為正極的鋰/氟化碳電池，是遠程、無人監(jiān)測、偵查裝置的能源保障。由于其理論質量比能量較高，很容易做到小型化和輕型化，且其放電平臺平穩(wěn)(2.5～2.7V)，工作溫度范圍廣，自放電低，存儲壽命長(＞10年)，因此受到了極大的關注。

在民用領域，鋰/氟化碳電池的應用與其他鋰/固體正極電池相似，都是利用其較高的質量比能量、體積比能量和長貯存壽命。它可用作手表、計算器、電子玩具、釣魚電池、電子儀表、筆記本電腦的備用電源、各種設備上的記憶電源、小型醫(yī)療設備中；較大的圓柱形和方形電池也可以作為存儲器應用，但由于其較大的放電能力，其應用還可包括電臺接收機及攝影設備等應用。在軍事領域，如果電池的比能量太低，不僅會增加單兵的負擔，而且也會增加相應的后勤負擔，所以研制超高比能量的新型鋰電池勢在必行。鋰/氟化碳電池的良好性能決定了其廣闊的應用前景，僅以電擊發(fā)引信手雷為例，一般電池不超過3年即需更換電池，且高、低溫環(huán)境將影響其使用，而鋰/氟化碳電池則克服了上述問題，保證了戰(zhàn)備和實戰(zhàn)的需要。

但由于氟化碳材料在放電過程中伴隨很大的體積膨脹，采用常規(guī)電解液的鋰/氟化碳電池若因體積膨脹或外部因素導致發(fā)生破損等情況可能會引起電池燃燒或者爆炸，電池的安全性存在一定的隱患。另一方面來說，盡管鋰/氟化碳電池已經達到較高的比能量，但隨著軍用領域和民用領域電子裝備的升級，電池發(fā)展速率過緩的問題逐漸凸顯，進一步通過新材料和電池體系的研制提升電池的比能量是未來必然發(fā)展方向。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對目前鋰/氟化碳電池體系存在的安全隱患以及比能量難以進一步提升的問題，提供一種高安全高比能量鋰/氟化碳電池制備方法，

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種高安全高比能量鋰/氟化碳電池制備方法，包括以下步驟：

(1)氟化碳電極制備：將氟化碳材料、導電劑、粘結劑以及有機溶劑混合，通過球磨或攪拌得到正極漿料，將正極漿料涂覆到正極集流體上，烘干后得到正極電極；

(2)高鋰鹽濃度電解液配制：將過量鋰鹽溶于電解液溶劑，鋰鹽的濃度≥10mol/L；

(3)電池組裝：將步驟(1)得到的正極電極表面浸潤步驟(2)得到的高鋰鹽濃度電解液中，表面覆蓋電池隔膜后再采用步驟(2)得到的高鋰鹽濃度電解液將電池隔膜浸潤，負極采用金屬鋰，組裝得到鋰/氟化碳電池。

一種高安全高比能量鋰/氟化碳電池制備方法，包括以下步驟：

(1)氟化碳電極制備：將氟化碳材料、導電劑、粘結劑以及有機溶劑混合，通過球磨或攪拌得到正極漿料，將正極漿料涂覆到正極集流體上，烘干后得到正極電極；

(2)高鋰鹽濃度固體電解質漿料配制：將過量鋰鹽、聚合物以及有機溶劑混合，通過球磨或攪拌得到高鋰鹽濃度固體電解質漿料；鋰鹽、聚合物質量比大于1；