[發明專利]一種復合氟化碳電極及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110831206.9
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113571700A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 林錦芳;彭燕秋
• 申請（專利權）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M4/06;H01M4/08;H01M6/14;C01B32/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

本發明提供了一種復合氟化碳電極及其制備方法和應用，所述復合氟化碳電極包括復合氟化碳正極材料、導電劑和粘接劑，所述復合氟化碳正極材料包括大粒徑氟化碳材料和小粒徑氟化碳材料，所述大粒徑氟化碳材料的中值粒徑D50/小粒徑氟化碳材料的中值粒徑D50≥1.5，本發明所述復合氟化碳電極不僅增加了電極中活性材料與導電劑地有效接觸，降低電池內阻，提升氟化碳的容量發揮率，而且提高了單位面積集流體上活性物質負載量，增加了電極的面密度，降低電池中非活性物質的比例，從而進一步提升鋰/氟化碳電池能量密度。

技術領域

本發明屬于鋰電池技術領域，涉及一種復合氟化碳電極及其制備方法和應用。

背景技術

鋰/氟化碳電池是固體正極系列中比能量最高的鋰一次電池，其理論質量比能量高達2180Wh/kg，且其具有溫度工作范圍寬、安全性能高、工作平臺高且平穩、自放電率低等優勢，受到廣泛地關注。隨著科學技術地不斷進步，電腦、手機、智能表計、通訊設備和軍用設備等無需電源維護的設備對電源能量密度的要求越來越高，特別是無人機、水下航行器等特殊領域設備要求鋰電池具有高的能量密度。從電池設計角度出發，提高氟化碳活性材料比例，增加氟化碳電極單位活性材料負載量，降低電池結構件質量等方案均能夠提升電池的能量密度，從而制備出高比能量的鋰/氟化碳電池。

CN109742354A公開了一種氟化碳復合電極及其制備方法。本發明是一種氟化碳復合電極及其制備方法，通過熱處理法將氟化石墨、硒粉、科琴黑制成氟化碳復合材料，并將其制備成電極，其所述氟化碳復合電極內阻較大。

CN109786842A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，其所述鋰/氟化碳電池活性物質含量低導致電池的能量密度較低。

上述方案存在有內阻大或能量密度低的問題，因此，開發一種內阻小且能量密度高的氟化碳電極是十分必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合氟化碳電極及其制備方法和應用，本發明所述復合氟化碳電極不僅增加了電極中活性材料與導電劑地有效接觸，降低電池內阻，提升氟化碳的容量發揮率，而且提高了單位面積集流體上活性物質負載量，增加了電極的面密度，降低電池中非活性物質的比例，從而進一步提升鋰/氟化碳電池能量密度。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種復合氟化碳電極，所述復合氟化碳電極包括復合氟化碳正極材料、導電劑和粘接劑，所述復合氟化碳正極材料包括大粒徑氟化碳材料和小粒徑氟化碳材料，所述大粒徑氟化碳材料的中值粒徑D50/小粒徑氟化碳材料的中值粒徑D50≥1.5。

本發明所述復合氟化碳電極中，小粒徑氟化碳有效地填充在大粒徑氟化碳所形成的縫隙中，減少極片顆粒間的孔隙，增加顆粒之間的接觸緊密度，有效降低了電池的內阻，應用于鋰電池中，不僅增加了電極中活性材料與導電劑地有效接觸，降低電池內阻，提升氟化碳的容量發揮率，而且提高了單位面積集流體上活性物質負載量，增加了電極的面密度，降低電池中非活性物質的比例，從而進一步提升鋰/氟化碳電池能量密度。

優選地，以所述復合氟化碳正極材料的質量為100％計，所述大粒徑氟化碳材料的質量分數為50～95％，例如：50％、60％、70％、80％、90％或95％等。

優選地，以所述復合氟化碳正極材料的質量為100％計，所述小粒徑氟化碳材料的質量分數為5～50％，例如：5％、10％、20％、30％、40％或50％等。

優選地，所述大粒徑氟化碳材料的中值粒徑D50為5～20μm，例如：5μm、8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm或20μm等。