一种卤素互化物电池正极片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种卤素互化物电池正极片及其制备方法，所述电池正极片包含卤素互化物、碳材料、粘结剂和集流体；所述卤素互化物、碳材料和粘结剂的质量配比为(40‑98):(1‑40):(1‑20)。本发明专利技术通过在电池正极片中，采用将卤素互化物作为正极活性物质，从而使制得的二次电池拥有较高的比能量，实现快速充放电，循环寿命长，并且原材料成本低。

A kind of halogen interchemical battery positive electrode and its preparation method

The invention relates to a interhalogencompounds battery positive plate and a preparation method thereof, wherein the battery positive plate contains interhalogen compounds, carbon material, binder and current collector; the interhalogen compounds, carbon materials and binder mass ratio (40 (98): 1: (40) 1 20). Through the use of halogen mutual compounds as positive active substances in the battery positive electrode, the prepared two battery has higher specific energy, fast charge and discharge, long cycle life and low cost of raw materials.

【技术实现步骤摘要】
一种卤素互化物电池正极片及其制备方法
本专利技术涉及二次电池领域，具体涉及一种电池正极片及其制备方法，尤其涉及一种卤素互化物电池正极片及其制备方法。
技术介绍
随着社会的快速发展，环境污染与传统能源短缺，人们需要更高效，更环保的能源来替代或补充传统能源，这导致对混合动力电动汽车、纯电动汽车的需求越来越多。电池作为电动车辆的心脏，是当前投资的热点，锂离子动力电池曾被认为是电动汽车最具开发潜力的动力电池；然而，随着镍、钴、锂等贵金属的开发，锂离子动力电池原材料大幅度上涨，制约了新能源车辆的推广与应用；锂离子动力电池安全性差，回收经济效益差也是制约其发展的重要因素。因此，寻求低成本，绿色环保，使用安全的动力电池的解决方案依然是新能源汽车首要解决的问题。卤素是地壳中储存丰富的元素，具有储存量大，提取工艺成熟，生产环保，回收无污染，价格低廉的优点，以卤素作为正极材料是一种理想的电极材料。卤素互化物是不同卤素原子之间通过共用电子对形成的共价化合物，卤素互化物化学性质活泼，如能将其用于电池领域，对于实现低成本，绿色环保，使用安全的动力电池势必会提供一种新思路。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术人通过研究发现，在电池正极片中，采用将卤素互化物作为正极活性物质时，可以得到低成本，绿色环保，使用安全和比能量高的动力电池，从而达到本专利技术。在第一方面，本专利技术提供了一种电池正极片，其包含卤素互化物、碳材料、粘结剂和集流体；所述卤素互化物、碳材料和粘结剂的质量配比为(40-98):(1-40):(1-20)。本专利技术所述的“包含”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组份赋予所述电池正极片不同的特性。除此之外，本专利技术所述的“包含”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。本专利技术中，所述卤素互化物、碳材料和粘结剂的质量配比为(40-98):(1-40):(1-20)。申请人声明，上述各组分的质量配比范围，涵盖了该范围的各具体点值，例如所述卤素互化物、碳材料和粘结剂的质量配比可以是：40:1:1、40:4:1、40:10:1、40:20:1、40:30:1、40:40:1、40:1:5、40:1:10、40:1:20、50:1:1、50:4:7、50:15:18、60:5:1、60:7:7、65:10:6、70:1:5、80:6:13、85:4:12、90:40:1、92:12:5或98:40:17，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。本专利技术提供的卤素互化物是作为一种新型的化学体系，通过将该卤素互化物添加到正极活性材料中，从而使制得的二次电池拥有更高的比能量，实现快速充放电，延长循环寿命，并且原材料成本低。本专利技术中，术语“卤素互化物”是指不同卤素原子之间通过共用电子对形成的化合物，通常指一电负性较小的卤素原子与一个或多个电负性较大的另一卤素原子形成的可稳定存在的化合物；其均为共价化合物，具有氧化性，通常作为氧化剂。在本专利技术中，所述卤素互化物是指含有氯、溴、碘的卤素互化物或其混合物，其典型但非限制性的实例为：氯化碘、氯化溴、溴化碘、三氯化碘、三氯化溴、三溴化碘、五氯化碘、五氯化溴或五溴化碘中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是氯化碘、氯化溴、溴化碘、三氯化碘、三氯化溴、三溴化碘、五氯化碘、五氯化溴或五溴化碘中的任意一种；典型但非限制性的组合为：氯化碘和氯化溴；溴化碘和三氯化碘；三氯化溴和三溴化碘；五氯化碘和五氯化溴；氯化碘、氯化溴和溴化碘；三氯化碘、三氯化溴、三溴化碘和五氯化碘；三溴化碘、五氯化碘、五氯化溴和五溴化碘等。本专利技术中的所述卤素互化物可作为正极的活性材料。通过将该卤素互化物添加到正极活性材料中，从而使制得的二次电池拥有更高的比能量，实现动力电池的高性能、低成本、绿色环保和使用安全。在本专利技术中，所述卤素互化物添加到正极活性材料中，可以使二次铝电池拥有更高的比能量，本专利技术所列举的卤素互化物中，溴化碘的理论比能量最低，其理论比能量为259mAh/g，五氯化溴的理论比能量最高，其理论比能量为624mAh/g。然而，美国斯坦福大学于2015年4月在杂志《nature》发表了一篇英文名《Anultrafastrechargeablealuminum-ionbattery》，这种电池正极材料的比容量较低，比容量仅有60-70mAh/g；以WS2、MoS2为正极的铝电池虽然比容量较高，但价格昂贵，不适合大规模采用；VO2、TiO2、Cr2O3、MnO2、FeOx、MoO2等层状金属氧化物为正极的铝电池，工作电压小于1.5V，比容量小于180mAh/g。本专利技术中的所述碳材料是作为导电剂发挥作用的。作为导电剂，只要是对电池性能没有坏影响的电子传导性材料都可以使用。例如可以采用乙炔碳黑或科琴黑等碳黑，也可以使用天然石墨(鳞状石墨、鳞片状石墨、土状石墨等)、人造石墨、碳晶须、碳纤维和金属(铜、镍、铝、银、金等)粉、金属纤维、导电性陶瓷材料等导电性材料。具体应用时，可以采用它们中的任意一种，也可以以它们中的两种或两种以上作为混合物而含有。通常其添加量相对于活性物质的质量为1-30％。根据本专利技术，导电剂优选采用碳材料，该碳材料均采用市售商品，本专利技术对于其获取来源不做特殊限定。本专利技术采用廉价、易得的碳材料作为导电材料，与三维石墨等导电材料相比，该碳材料可大幅度降低电池的成本，并且可广泛应用于工业化生产。根据本专利技术，所述碳材料可以选自石墨、碳量子点、活性炭、碳纤维、碳纳米管、碳气凝胶、介孔碳、石墨烯、炭黑、纳米碳粉、中间相碳微球或硬碳中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是石墨、碳量子点、活性炭、碳纤维、碳纳米管、碳气凝胶、介孔碳、石墨烯、炭黑、纳米碳粉、中间相碳微球或硬碳中的任意一种，典型但非限制性的组合为：石墨和碳量子点；活性炭和碳纤维；碳气凝胶和介孔碳；石墨烯、炭黑和纳米碳粉；中间相碳微球和硬碳；石墨烯、炭黑、纳米碳粉和中间相碳微球等。本专利技术中的所述碳材料优选为碳纳米管、碳量子点、石墨、炭黑或纳米碳粉中的任意一种或至少两种的组合，例如碳纳米管、碳量子点、石墨、炭黑或纳米碳粉中的任意一种，典型但非限制性的组合为：碳纳米管和碳量子点；碳量子点和石墨；石墨和炭黑；碳量子点、石墨和炭黑；石墨、炭黑和纳米碳粉等。根据本专利技术，所述粘结剂可以是羧甲基纤维素(CMC)与苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)复配使用，其中CMC与SBR的比例为(0.5-5):1，例如可以是0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1，所述的粘结剂也可以是聚偏氟乙烯(PVDF)、LA133或LA132中的任意一种。LA132与LA133都是成都茵地乐生产的一种电池粘结剂，是一种丙烯腈多元共聚物的水分散液。本专利技术中的粘结剂优选为聚偏氟乙烯(PVDF)，其原因是PVDF这种粘结剂稳定性好，耐腐蚀。通常其添加量相对于正极活性物质的质量为1-30％。根据本专利技术，所述集流体可以采用铝箔、涂炭铝箔、泡沫铝、碳纸、碳塑复合膜或碳纤维毡中的任意一种。在第二方面，本专利技术还提供了一种电池正极片的制备方法，其包括以下步骤：(1)将卤素互化物、碳材料和粘结剂放入球磨机，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池正极片，其包含卤素互化物、碳材料、粘结剂和集流体；所述卤素互化物、碳材料和粘结剂的质量配比为(40‑98):(1‑40):(1‑20)。

【技术特征摘要】
1.一种电池正极片，其包含卤素互化物、碳材料、粘结剂和集流体；所述卤素互化物、碳材料和粘结剂的质量配比为(40-98):(1-40):(1-20)。2.如权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述卤素互化物为含有氯、溴、碘的卤素互化物；优选地，所述卤素互化物为氯化碘、氯化溴、溴化碘、三氯化碘、三氯化溴、三溴化碘、五氯化碘、五氯化溴或五溴化碘中的任意一种或至少两种的组合。3.如权利要求1或2所述的电池正极片，其特征在于，所述碳材料为石墨、碳量子点、活性炭、碳纤维、碳纳米管、碳气凝胶、介孔碳、石墨烯、炭黑、纳米碳粉、中间相碳微球或硬碳中的任意一种或至少两种的组合，优选为碳纳米管、碳量子点、石墨、炭黑或纳米碳粉中的任意一种或至少两种的组合。4.如权利要求1-3之一所述的电池正极片，其特征在于，所述粘结剂为CMC与SBR复配使用，或选自PVDF、LA133或LA132中的任意一种，优选PVDF作为粘结剂。5.如权利要求1-4之一所述的电池正极片，其特征在于，所述集流体为铝箔、泡沫铝、碳纸、碳塑复合膜或碳纤维毡中的任意一种或至少两种的组合。6.如权利要求1-5之一所述的电池正极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将卤素互化物、碳材料和粘结剂放入球磨机，所述卤素互化物、碳材料和粘结剂的质量比为(40-98):(1-40):(1-20)，球磨5-120min；(2)向球磨机中加入溶剂，使卤素互化物、碳材料和粘结剂的总质量与溶剂的质量比为(40-60):(60-40)，球磨60-120...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐怀远，王媛珍，金源，王康彦，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33