一种高容量氟化物/多孔碳复合正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高容量氟化物/多孔碳复合正极材料及其制备方法。本发明专利技术以氟化铁和多孔碳作为原料，首先通过混合制备出氟化铁/多孔碳复合物，再将氟化铁/多孔碳混合物进行不少于一次的“溶剂喷淋‑抽真空‑干燥”处理，得到纳米氟化铁/多孔碳复合材料。通过对多孔碳孔径、复合比例、处理次数的控制，可以灵活调节氟化铁的嵌入量，因此通过本发明专利技术制备纳米氟化铁/多孔碳复合材料具有简单、高效的特点，无需特殊的实验设备和装置，易于放大生产，在锂离子电池领域具有广泛的应用前景。同时，本发明专利技术所设计和制备的氟化物/多孔碳复合正极材料其在200mA/g的电流密度下，经过200圈充放电循环，可逆比容量大于等于116mAh/g。

Preparation of a high capacity fluoride / porous carbon composite cathode material

The invention discloses a high capacity fluoride / porous carbon composite cathode material and a preparation method. The present invention with iron fluoride and porous carbon as raw material, first prepared by mixing iron fluoride / porous carbon composite, then iron fluoride / porous carbon mixture is not less than one time \solvent spray vacuum drying treatment, nano iron fluoride / porous carbon composite material. By controlling the number of porous carbon composite aperture, proportion, processing, can flexibly adjust the embedding capacity of iron fluoride, so the invention of preparation of nano iron fluoride / porous carbon composite material has the characteristics of simple, efficient, no experimental equipment and special equipment, easy to put production and has wide application prospect in the field lithium ion battery. At the same time, the fluoride / porous carbon composite cathode material designed and prepared by the invention has a reversible capacity greater than or equal to 116mAh/g after 200 cycles of charge discharge cycle under the current density of 200mA/g.

【技术实现步骤摘要】
一种高容量氟化物/多孔碳复合正极材料的制备方法
本专利技术属于无机纳米材料制备领域，具体涉及一种高容量复合正极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、功率性能好以及环境友好等优点，已经广泛应用于便携式电子设备，并且在电动汽车及大规模储能领域中也有良好的应用前景。然而，目前商用锂离子电池的能量密度已经接近理论极限，却仍与交通工具和储能设备的要求相距甚远。其中，锂离子电池主流使用的正极材料，如钴酸锂、磷酸铁锂等，理论比容量较低，例如：磷酸铁锂理论比容量为170mAh/g，不到石墨类碳负极材料理论容量的一半。随着更多高容量负极材料的研发和应用，对能与其相匹配的高容量正极材料的研究将引起人们更多的关注。与传统正极材料的单电子反应的嵌入脱出机制相比，多电子参与电极反应的转化反应机制可以实现电极材料能量密度的提高。能实现多电子参与反应的电极材料大多为过渡金属化合物，例如氧化物、氮化物、硫化物和氟化物。其中，金属氟化物具有理论比容量高、电压平台高、热稳定好、低成本、低毒性、环境友好等优点。这类材料不但可以通过锂离子的嵌入和脱出进行储锂，还可以与金属锂发生相化学转换反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高容量氟化物/碳复合正极材料的制备方法，其特征在于；包括以下步骤：步骤一：将金属氟化物与多孔碳材料按设定比例湿法或干法混合，获得金属氟化物/多孔碳混合物；湿法混料时，金属氟化物在所用液体中的溶解度小于等于0.01g/100mL；步骤二：将溶液A均匀喷淋于混合物中，再将喷淋有溶液A的密闭容器中进行抽真空处理，真空处理后，在100–400℃进行干燥处理至少1h；得到高容量氟化物/碳复合正极材料；所述溶液A溶解金属氟化物或所述金属氟化物在溶液A中的溶解度大于等于0.05g/100mL。

【技术特征摘要】
1.一种高容量氟化物/碳复合正极材料的制备方法，其特征在于；包括以下步骤：步骤一：将金属氟化物与多孔碳材料按设定比例湿法或干法混合，获得金属氟化物/多孔碳混合物；湿法混料时，金属氟化物在所用液体中的溶解度小于等于0.01g/100mL；步骤二：将溶液A均匀喷淋于混合物中，再将喷淋有溶液A的密闭容器中进行抽真空处理，真空处理后，在100–400℃进行干燥处理至少1h；得到高容量氟化物/碳复合正极材料；所述溶液A溶解金属氟化物或所述金属氟化物在溶液A中的溶解度大于等于0.05g/100mL。2.根据权利要求1所述的一种高容量氟化物/碳复合正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤二完成后，重复步骤二1-10次。3.根据权利要求1所述的一种高容量氟化物/碳复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，金属氟化物为具有溶解性或微溶性质的金属氟化物，选自二氟化铁、三氟化铁、氟化铜、二氟化钴、三氟化钴、氟化镍、二氟化锰、三氟化锰、氟化钛、氟化钒、氟化铋、氟化锌、氟化锡中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的一种高容量氟化物/碳复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，多孔碳材料的比表面积大于等于200m2/g，平均孔径为0.5～100nm。5.根据权利要求4所述的一种高容量氟化物/碳复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述多孔碳材料选自活性炭、中孔碳、碳纳米管、多孔碳纤维、多孔石墨烯中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种高容量氟化物/碳复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，金属氟化物与多孔碳的质量比为10:1～1:1；步骤一中，所用金属氟化物的粒度为1-50微米。7.根据权利要求1所述的一种高容量氟化物/碳复合正极材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨娟，周向阳，孙洪旭，丁静，徐章林，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43