[發明專利]一種氟化碳修飾的三氟化鐵正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110671678.2
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113410466B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 王京亮;張紅梅;朱艷麗;冉嶺;李美玉;姚利;潘志鵬;劉方;吳啟兵
• 申請（專利權）人: 貴州梅嶺電源有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M6/36
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 萬國松

本方案公開了熱電池材料技術領域的一種氟化碳修飾的三氟化鐵正極材料的制備方法；包括(1)將碳纖維材料加入到分散劑中，攪拌均勻得到混合液；(2)將Fe粉加入到混合液中，攪拌均勻得到混合物溶液；(3)將混合物溶液加熱至50℃～70℃，繼續攪拌至得到膏狀物；(4)對膏狀物進行高能球磨，得到混合漿料；(5)將混合漿料在60～70℃的溫度下烘干，然后冷卻至常溫，再對冷卻后的混合醬料進行研磨，得到碳纖維包覆的Fe粉；(6)將碳纖維包覆的Fe粉進行氟化處理，經冷卻、研磨，制得氟化碳修飾的三氟化鐵正極材料。本申請FeF₃正極材料，可有效延長電池的工作時間，提高熱電池單體電池的工作電壓，進而提高熱電池的比特性。

技術領域

本發明屬于熱電池材料技術領域，特別涉及一種氟化碳修飾的三氟化鐵正極材料的制備方法。

背景技術

熱電池是熱激活儲備電池，它是以熔鹽作電解質，利用熱源使其熔化而激活的一次性儲備電池，工作時內部溫度在450℃～550℃。由于熱電池內阻小、具有很高的比能量和比功率、使用環境溫度寬、貯存時間長、激活迅速可靠、結構緊湊、使用時無方向性不受安裝方位的影響、具有良好的力學性能、不需要維護等優點，一問世就受到軍界的青睞，發展成為導彈、核武器、火炮、彈射椅、黑匣子等現代化武器和應急系統的理想電源。

隨著武器裝備的快速發展，輕型化、小型化、高機動的不斷增強，需要其配套電池具備更好的電化學性能，特別是高機動巡航導彈、高超音速巡航導彈，需要其配套電源具有瞬時脈沖功率高，體積重量小的特點，即電池具有高比功率的輸出特點。

為滿足型號的需求以及推動熱電池技術的發展，也在不斷探索與研究，目前鋰系熱電池使用的正極材料主要是硫化物(如FeS₂、CoS₂)，硫化物正極電極電位低，內阻大，在匹配鋰合金的情況下，單體電壓僅為1.9～2.1V，不能滿足高比功率熱電池的應用需求。而NiCl2正極材料在與鋰合金匹配的情況下，具有2.5～2.7V的單體電壓，是提高電池比功率較好的正極材料。但是，隨著彈上電池對比功率的要求越來越高，NiCl₂正極材料也不能滿足其使用需求，急需開發一種電極電位比NiCl₂更高的熱電池正極材料。而FeF₃(三氟化鐵)與鋰合金負極匹配，具有更高的單體電壓，單體電壓高達3.2V以上，是提高熱電池比特性的理想材料。

目前，市面上銷售的FeF₃性能達不到要求，無法進行使用。而關于超高電極電位正極材料的制備技術鮮見報道。

發明內容

本發明意在提供一種氟化碳修飾的三氟化鐵正極材料的制備方法，通過制備氟化碳修飾的三氟化鐵正極材料，延長電池的工作時間，提高熱電池單體電池的工作電壓，進而提高熱電池的比特性。

本方案中的一種氟化碳修飾的三氟化鐵正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將碳纖維材料加入到分散劑中，然后攪拌均勻得到混合液；

(2)將Fe粉加入到混合液中，攪拌均勻得到混合物溶液；

(3)將混合物溶液加熱至50℃～70℃，繼續攪拌至得到膏狀物；

(4)將膏狀物置于高能球磨機中進行高能球磨，轉速大于3000r/min，高能球磨時間為30s～2min，之后停止運行，冷卻10min以上，再運行高能球磨機，重復該步驟，高能球磨總時長達到1～2h，得到混合漿料；

(5)將混合漿料在60～70℃的溫度下烘干，然后冷卻至常溫，再對冷卻后的混合醬料進行研磨，得到碳纖維包覆的Fe粉；