一种复合氟化碳电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合氟化碳电极及其制备方法和应用，所述复合氟化碳电极包括复合氟化碳正极材料、导电剂和粘接剂，所述复合氟化碳正极材料包括大粒径氟化碳材料和小粒径氟化碳材料，所述大粒径氟化碳材料的中值粒径D50/小粒径氟化碳材料的中值粒径D50≥1.5，本发明专利技术所述复合氟化碳电极不仅增加了电极中活性材料与导电剂地有效接触，降低电池内阻，提升氟化碳的容量发挥率，而且提高了单位面积集流体上活性物质负载量，增加了电极的面密度，降低电池中非活性物质的比例，从而进一步提升锂/氟化碳电池能量密度。锂/氟化碳电池能量密度。锂/氟化碳电池能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种复合氟化碳电极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂电池
，涉及一种复合氟化碳电极及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂/氟化碳电池是固体正极系列中比能量最高的锂一次电池，其理论质量比能量高达2180Wh/kg，且其具有温度工作范围宽、安全性能高、工作平台高且平稳、自放电率低等优势，受到广泛地关注。随着科学技术地不断进步，电脑、手机、智能表计、通讯设备和军用设备等无需电源维护的设备对电源能量密度的要求越来越高，特别是无人机、水下航行器等特殊领域设备要求锂电池具有高的能量密度。从电池设计角度出发，提高氟化碳活性材料比例，增加氟化碳电极单位活性材料负载量，降低电池结构件质量等方案均能够提升电池的能量密度，从而制备出高比能量的锂/氟化碳电池。
[0003]CN109742354A公开了一种氟化碳复合电极及其制备方法。本专利技术是一种氟化碳复合电极及其制备方法，通过热处理法将氟化石墨、硒粉、科琴黑制成氟化碳复合材料，并将其制备成电极，其所述氟化碳复合电极内阻较大。
[0004]CN109786842A公开了一种高安全高比能量锂/氟化碳电池制备方法，利用锂盐溶于有机溶剂或与固体聚合物复合制备得到高锂盐浓度电解液或高锂盐浓度固体聚合物电解质，采用该高锂盐浓度电解液或高锂盐浓度固体聚合物电解质组装得到锂/氟化碳电池，其所述锂/氟化碳电池活性物质含量低导致电池的能量密度较低。
[0005]上述方案存在有内阻大或能量密度低的问题，因此，开发一种内阻小且能量密度高的氟化碳电极是十分必要的。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种复合氟化碳电极及其制备方法和应用，本专利技术所述复合氟化碳电极不仅增加了电极中活性材料与导电剂地有效接触，降低电池内阻，提升氟化碳的容量发挥率，而且提高了单位面积集流体上活性物质负载量，增加了电极的面密度，降低电池中非活性物质的比例，从而进一步提升锂/氟化碳电池能量密度。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种复合氟化碳电极，所述复合氟化碳电极包括复合氟化碳正极材料、导电剂和粘接剂，所述复合氟化碳正极材料包括大粒径氟化碳材料和小粒径氟化碳材料，所述大粒径氟化碳材料的中值粒径D50/小粒径氟化碳材料的中值粒径D50≥1.5。
[0009]本专利技术所述复合氟化碳电极中，小粒径氟化碳有效地填充在大粒径氟化碳所形成的缝隙中，减少极片颗粒间的孔隙，增加颗粒之间的接触紧密度，有效降低了电池的内阻，应用于锂电池中，不仅增加了电极中活性材料与导电剂地有效接触，降低电池内阻，提升氟化碳的容量发挥率，而且提高了单位面积集流体上活性物质负载量，增加了电极的面密度，降低电池中非活性物质的比例，从而进一步提升锂/氟化碳电池能量密度。
[0010]优选地，以所述复合氟化碳正极材料的质量为100％计，所述大粒径氟化碳材料的质量分数为50～95％，例如：50％、60％、70％、80％、90％或95％等。
[0011]优选地，以所述复合氟化碳正极材料的质量为100％计，所述小粒径氟化碳材料的质量分数为5～50％，例如：5％、10％、20％、30％、40％或50％等。
[0012]优选地，所述大粒径氟化碳材料的中值粒径D50为5～20μm，例如：5μm、8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm或20μm等。
[0013]优选地，所述小粒径氟化碳材料的中值粒径D50为1～8μm，例如：1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm或8μm等。
[0014]优选地，所述大粒径氟化碳材料的中值粒径D50/小粒径氟化碳材料的中值粒径D50为1.6～3.0，例如：1.6、1.62、1.65、1.68、1.7、1.75或1.8等。
[0015]优选地，所述大粒径氟化碳材料和所述小粒径氟化碳材料的种类独立地包括氟化石墨、氟化介孔碳、氟化石墨烯、氟化碳纳米管、氟化碳微球、氟化碳纤维、氟化硬碳或氟化软碳中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，所述大粒径氟化碳材料和所述小粒径氟化碳材料的氟碳原子比独立地为0.7～1.2，例如：0.7、0.8、0.9、1.0、1.1或1.2等。
[0017]优选地，所述导电剂为导电炭黑、石墨、纳米碳纤维、碳纳米管、石墨烯、科琴黑或乙炔黑中的任意一种或至少两种的组合。
[0018]优选地，所述粘接剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、丙烯腈多元共聚物中的任意一种或至少两种的组合。
[0019]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述复合氟化碳电极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0020](1)将大粒径氟化碳材料和小粒径氟化碳混合，得到复合氟化碳正极材料；
[0021](2)将步骤(1)得到的复合氟化碳正极材料、导电剂和粘接剂分散在溶剂中形成浆料，浆料涂覆在集流体上，烘干后得到所述复合氟化碳电极。
[0022]优选地，步骤(1)所述混合的方式包括搅拌混合和/或球磨混合。
[0023]优选地，所述混合的时间为1～24h，例如：1h、3h、5h、10h、15h、20h或24h等。
[0024]优选地，步骤(2)所述复合氟化碳正极材料、导电剂和粘接剂的质量比为(80～91):(4～10):(5～10)，例如：80:10:10、85:8:7、83:8:9、88:6:6或91:4:5等。
[0025]优选地，所述溶剂包括N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0026]优选地，步骤(2)所述集流体包括铝箔和/或涂炭铝箔。
[0027]优选地，所述烘干的温度为80～130℃，例如：80℃、90℃、100℃、110℃、120℃或130℃等。
[0028]第三方面，本专利技术提供了一种锂电池，所述锂电池包含如第一方面所述的复合氟化碳电极。
[0029]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0030](1)本专利技术所述复合氟化碳电极中，小粒径氟化碳有效地填充在大粒径氟化碳所形成的缝隙中，减少极片颗粒间的孔隙，增加颗粒之间的接触紧密度，不仅增加了电极中活性材料与导电剂地有效接触，降低电池内阻，提升氟化碳的容量发挥率，而且提高了单位面积集流体上活性物质负载量，增加了电极的面密度，降低电池中非活性物质的比例，从而进
一步提升锂/氟化碳电池能量密度。
[0031](2)本专利技术通过物理混合的方法将大粒径氟化碳材料和小粒径氟化碳材料混合均匀得到复合氟化碳正极材料，并与导电剂和粘接剂形成复合氟化碳电极。
附图说明
[0032]图1是本专利技术实施例1制得复合氟化碳电极的SEM图。
[0033]图2是本专利技术实施例2制得复合氟化碳电极的SEM图。
[0034]图3是本专利技术对比例1制得氟化碳电极的SEM图。
[0035]图4是本专利技术对比例2制得氟化碳电极的SEM图。
[0036]图5是实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合氟化碳电极，其特征在于，所述复合氟化碳电极包括复合氟化碳正极材料、导电剂和粘接剂，所述复合氟化碳正极材料包括大粒径氟化碳材料和小粒径氟化碳材料，所述大粒径氟化碳材料的中值粒径D50/小粒径氟化碳材料的中值粒径D50≥1.5。2.如权利要求1所述的复合氟化碳电极，其特征在于，以所述复合氟化碳正极材料的质量为100％计，所述大粒径氟化碳材料的质量分数为50～95％；优选地，以所述复合氟化碳正极材料的质量为100％计，所述小粒径氟化碳材料的质量分数为5～50％；优选地，所述大粒径氟化碳材料的中值粒径D50为5～20μm；优选地，所述小粒径氟化碳材料的中值粒径D50为1～8μm；优选地，所述大粒径氟化碳材料的中值粒径D50/小粒径氟化碳材料的中值粒径D50为1.6～3.0。3.如权利要求1或2所述的复合氟化碳电极，其特征在于，所述大粒径氟化碳材料和所述小粒径氟化碳材料的种类独立地包括氟化石墨、氟化介孔碳、氟化石墨烯、氟化碳纳米管、氟化碳微球、氟化碳纤维、氟化硬碳或氟化软碳中的任意一种或至少两种的组合。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的复合氟化碳电极，其特征在于，所述大粒径氟化碳材料和所述小粒径氟化碳材料的氟碳原子比独立地为0.7～1.2。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的复合氟化碳电极，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林锦芳，彭燕秋，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：