一种高比能锂氟化碳电池制造技术

本发明专利技术是一种高比能锂氟化碳电池，该电池的正极材料的组成及重量百分比为：单质硫改性的氟化碳80％～90％，导电剂5％‑10％，粘结剂5％‑10％；电池的电解液中，溶质为1.0mol/L双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.5‑1.5wt％硝酸锂，溶剂为1,3‑二氧戊环和乙二醇二甲醚。该电池利用单质硫改性的氟化碳提高材料活性比容量，提高材料反应活性，降低电池极化，使电池能量和功率性能得到显著提升。因此，本发明专利技术能够提供一种具有高能量密度和高功率密度的锂氟化碳电池，具有很大的商业价值。

A high specific energy lithium fluorocarbon battery

The invention is a kind of high energy lithium fluoride carbon batteries, the battery cathode material composition and weight percentage: sulfur modified carbon fluoride from 80% to 90%, 5% and 10% conductive agent, binder 5% 10%; battery electrolyte solute 1.0mol/L dual three fluorine lithium and 0.5 methane sulfonyl imide 1.5wt% lithium nitrate, solvent 1,3 two dioxolane and two ethylene glycol ether. The battery uses sulfur modified fluorocarbon to improve the specific activity of materials, improve the reactivity of materials, reduce the polarization of batteries, and improve the energy and power performance of batteries. Therefore, the invention can provide a kind of lithium fluorocarbon battery with high energy density and high power density, which has great commercial value.

【技术实现步骤摘要】
一种高比能锂氟化碳电池
本专利技术是一种高比能锂氟化碳电池，属于电池

技术介绍
随着共享经济、移动经济的不断发展，人们对便携式移动电源的性能要求越来越高，各种便携式电子产品配套电源向高比能量、大功率、长贮存寿命、高安全性的方向发展。锂一次电池由于具有优异的性能，被广泛应用于传感器、照相机、心脏起搏器、飞机等多种民用及军事领域。目前常见的锂一次电池包括，锂二氧化锰电池、锂亚硫酰氯电池、锂二氧化硫电池、锂氟化碳电池、锂铁电池等。其中，氟化碳是锂一次电池正极材料中理论比能量最高的，锂氟化碳电池实用比能量可高达250～800Wh/kg。此外，锂氟化碳电池具有工作电压稳定、自放电小、安全性高等优点，可满足低到中等放电率用电设备的应用需求。但是由于氟化碳电子导电性受氟化度影响，影响电池在大电流工作条件下的容量性能，使其在高能电池
的发展受限。
技术实现思路
本专利技术正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种高比能锂氟化碳电池，该电池内阻小，比容量大，具有较高的比能量和比功率，以弥补现有技术的不足。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：该种高比能锂氟化碳电池，其特征在于：电池的正极材料的组成及重量百分比为：单质硫改性的氟化碳80％～90％，导电剂5％-10％，粘结剂5％-10％；电池的电解液中，溶质为1.0mol/L双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.5-1.5wt％硝酸锂，溶剂为1,3-二氧戊环和乙二醇二甲醚。所述的单质硫改性的氟化碳是指将单质硫加入氟化碳进行机械混合，得到单质硫改性的氟化碳。所述的导电剂为超级导电碳黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的一种或几种的混合物。所述的粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯。负极是锂箔或镍载体上辊压的锂箔。所述氟化碳材料为氟化碳黑、氟化鳞片石墨、氟化石油焦、氟化碳纤维、氟化中间相碳微球、氟化石墨烯等中的一种或几种的混合物。所述单质硫改性的氟化碳中，单质硫的重量百分含量为1％-35％。该电池的正极材料的制备是将单质硫改性的氟化碳、导电剂、粘结剂按配比称取后，添加有机溶剂二甲基甲酰胺进行机械搅拌，制取均匀的正极浆料，将正极浆料涂覆在铝集流体或碳涂覆铝集流体上制成正极。本专利技术技术方案中，采用的单质硫具有极高比容量(超过1600mAh/g)，但通常应用为二次锂离子电池正极活性材料，其在锂原电池中的应用尚十分罕见。本专利技术技术方案通过创新性地将单质硫与氟化碳材料有效复合并应用于锂氟化碳电池，显著提高电池正极的活性比容量。同时，采用优化的电解液等配方使氟化碳和单质硫在电池放电过程中协同发挥容量和倍率性能。利用氟化碳优先放电得到导电性良好的反应产物，提高单质硫的容量利用率；利用单质硫与电解液的相容性促进电解液的浸润，同时提高电极反应活性改善倍率性能。最终实现电池的能量密度比传统锂氟化碳电池的能量密度提升30％，功率密度提升40％，成功设计实现了一种高比能锂氟化碳电池。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：1.利用单质硫改性的氟化碳，提高材料本身的反应活性，降低放电极化，电池大电流放电能力提高，提高电池比功率；2.利用单质硫改性的氟化碳，提高正极材料有效比容量，增大电池比能量。因此，本专利技术能够提供一种具有高能量密度和高功率密度的锂氟化碳电池，具有很大的商业价值。附图说明图1为本专利技术实施例1电池的放电曲线图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细的说明。1.1实施例1：制备本专利技术所述的高比能锂氟化碳电池的步骤如下：步骤一、制备单质硫改性的氟化石墨烯，将单质硫与氟化石墨烯(氟含量>54wt％)机械搅拌混合均匀得到混合粉体。单质硫的掺杂量为30wt％。步骤二、将单质硫改性的氟化石墨烯、导电剂与粘结剂按质量比8:1:1称取，添加二甲基甲酰胺机械混匀制取正极浆料，将正极浆料涂覆在铝集流体或碳涂覆绿集流体上制成正极。导电剂为超级导电碳黑、粘结剂为聚偏氟乙烯。步骤三、将正极、负极和隔膜组装成2016扣式电池并注入电解液。负极是锂箔、锂箔厚度为200微米，隔膜采用聚丙烯隔膜，电解液是溶质为1.0mol/L双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.5-1.5wt％硝酸锂，溶剂为1,3-二氧戊环/乙二醇二甲醚(体积比为1:1)，注液量为150微升。将电池搁置至少3小时，以不同放电倍率进行放电，放电截止电压为1.5V。图1为不同电流倍率下电池的放电曲线图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高比能锂氟化碳电池，其特征在于：电池的正极材料的组成及重量百分比为：单质硫改性的氟化碳80％～90％，导电剂5％‑10％，粘结剂5％‑10％；电池的电解液中，溶质为1.0mol/L双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.5‑1.5wt％硝酸锂，溶剂为1,3‑二氧戊环和乙二醇二甲醚。

【技术特征摘要】
1.一种高比能锂氟化碳电池，其特征在于：电池的正极材料的组成及重量百分比为：单质硫改性的氟化碳80％～90％，导电剂5％-10％，粘结剂5％-10％；电池的电解液中，溶质为1.0mol/L双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.5-1.5wt％硝酸锂，溶剂为1,3-二氧戊环和乙二醇二甲醚。2.根据权利要求1所述的高比能锂氟化碳电池，其特征在于：所述的单质硫改性的氟化碳是指将单质硫加入氟化碳进行机械混合，得到单质硫改性的氟化碳。3.根据权利要求1所述的高比能锂氟化碳电池，其特征在于：所述的导电剂为超级导电碳黑、乙炔黑、碳纳米管、石...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭思侃，燕绍九，王楠，南文争，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11