The invention belongs to the technical field of lithium primary battery cathode material, in particular to the preparation field of fluorocarbon battery cathode material, in particular to a composite fluorocarbon cathode material for lithium primary battery and its preparation method and application. The composite material is made of porous fluorocarbon material with high vibration density and fluorocarbon material with high graphitization degree after ball milling, mixing and refluorination. The content of carbon element in the composite material is 38_60%, the content of fluorine element is 40_62%, the vibration density is > 0.8g/ml, and the mixing mass ratio is 1:0.1_1:10. The composite material has high specific surface area, high vibration density and high graphitization degree. \u3002 Because of the high compacting density of the whole material, the high volume specific energy of the whole material is guaranteed. The ion diffusion channel composed of porous carbon fluoride effectively improves the voltage lag phenomenon in the initial discharge stage of the battery and improves the overall discharge performance of the material.
【技术实现步骤摘要】
一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料及其制备方法和应用
本专利技术属于锂一次电池正极材料的
,尤其涉及氟碳电池正极材料制备领域,具体为一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
锂一次电池在航空航天、医疗设备、军事装备和日常生活等方面仍具有不可替代的作用,其中锂/氟化碳电池作为目前理论比能量最高的锂一次电池,理论质量比能量可达2180Wh/kg(锂/亚硫酰氯电池:1470Wh/Kg,锂/二氧化锰电池:1005Wh/Kg),因此锂/氟化碳电池受到了极大的关注。其良好的高低温性能(-40℃-170℃)、10年以上的储存寿命(自放电率0.5%/年)、优越的安全和环保性能,使其能够满足各种恶劣环境下的工作条件,尤其在国防、军工、航空航天、航海等领域具有重要的用途。氟化碳材料作为锂/氟化碳电池正极活性物质,对锂/氟化碳电池性能的优劣具有决定性的影响。氟化碳材料的制备方法有:高温氟化法、低温氟化法、等离子体法、电解法等多种方法,其中等离子体法和电解法其工艺要求高,工业化难度大,仅在实验室规模的制备中应用。常见的为高温氟化法和低温氟化法:(1)高温氟化法:高温法制备的氟化碳材料具有较高的比能量,但其导电性差,整体放电平台仅在2.5V左右,放电初期出现明显的电压滞后。但由于其制备工艺简单,目前市场上的氟化碳材料多为高温氟化法产品。(2)低温氟化法:低温法制备的氟化碳材料,其石墨结构保持相对完整,导电性相对较好,放电电压高,但比能量相对于高温法制备的氟化碳偏低。氟化碳材料用作锂一次电池正极材料,其高比容量与高放电电压难以兼具的问题,导致其超高的理论 ...
【技术保护点】
1.一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料,该材料以高振实密度的多孔氟化碳材料及高石墨化度的氟化碳材料经球磨混合、再氟化后制得的复合材料,该复合材料碳元素含量38‑60%,氟元素含量40‑62%,振实密度>0.8g/ml,具有可调控的双放电平台,在0.1C下初始放电电压>2.8V,体积比能量>1500Wh/L。
【技术特征摘要】
1.一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料,该材料以高振实密度的多孔氟化碳材料及高石墨化度的氟化碳材料经球磨混合、再氟化后制得的复合材料,该复合材料碳元素含量38-60%,氟元素含量40-62%,振实密度>0.8g/ml,具有可调控的双放电平台,在0.1C下初始放电电压>2.8V,体积比能量>1500Wh/L。2.如权利要求1所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法,包括以下步骤:(1)选取多孔碳材料,采用低温气相氟化法制备多孔氟化碳材料;(2)选取高石墨化度碳材料,采用高温气相氟化法制备高石墨化度氟化碳材料;(3)多孔氟化碳材料及高石墨化度的氟化碳材料按照一定比例球磨混合,得到混合均匀的复合氟化碳材料;(4)将前述步骤(3)所得复合氟化碳材料再进行二次氟化处理,即可得到复合氟化碳正极材料。3.根据权利要求2所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述多孔碳材料,其密度≥0.5g/ml;作为优选,步骤(1)中所述多孔碳材料可以为活性炭、介孔碳、活性碳纤维及以上述材料制备的改性材料、复合材料。4.根据权利要求2所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述低温气相氟化法为所述多孔碳材料在F2体积分数2-100%的F2混合气氛中,稀释气为氮气、氩气、氦气、四氟化碳,在温度范围为100℃-350℃条件下反应2-12h;作为优选,步骤(1)中所述低温气相氟化法为所述多孔碳材料在F2体积分数3~10%的F2混合气氛中,稀释气为氮气、氩气、氦气、四氟化碳,200~300℃条件下反应3~6h。5.根据权利要求2所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述高石墨化度碳材料可以为人造石墨、球形石墨、经石墨化处理的焦炭、...
【专利技术属性】
技术研发人员:方治文,杨敏,刘超,郭飞飞,吕黎,赵娜,崔丽亚,
申请(专利权)人:山东重山光电材料股份有限公司,
类型:发明
国别省市:山东,37
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