一种Cr8O制造技术

本发明专利技术属于锂电池正极材料技术领域，具体涉及一种Cr8O

【技术实现步骤摘要】
一种Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池正极材料
，具体涉及一种Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]如今，锂/氟化碳电池已广泛应用于军事设备、医疗器械等领域，锂/氟化碳电池负极为金属锂，正极为氟化碳(CF
x
，0<x<1.3)材料，因碳、氟两种元素的相对分子质量较小，该电池具备非常高的比能量密度。放电反应过程中，主要发生转换反应，即Li
+
与氟化碳上的元素F结合生成不导电的LiF并附着于电极表面，且通常锂/氟化碳电池的比容量与放电平台难以同时达到最优。另外，氟化碳正极材料较低的电子导电性和缓慢的电极反应动力学还会引起电池电压滞后以及放电过程中较大的产热量。
[0003]为了改善锂/氟化碳电池的放电性能，通过将具有良好导电性能或较高放电电压的第二相正极活性材料与氟化碳复合是改善氟化碳正极材料放电性能的有效途径，目前已有利用MnO2、LiV3O8、Ag2V4O
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等与氟化碳进行复合正极材料的文献公开，由于第二相正极材料放电电势更高，将在电池工作时优先放电。在电池放电初期表现出第二相正极材料的放电行为，避免了放电初期电压滞后的现象；比如专利申请CN104577124B，公开了锂电池用混合正极材料的制备方法，步骤包括：在氟化碳材料中掺杂Ag2V4O
11
，所述掺杂过程包括：将氟化碳、Ag2V4O
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和溶剂置于球磨机中球磨形成混合浆料，将混合浆料烘干，冷却后得到干燥混合物；将干燥混合物过筛后，得到锂电池用混合正极材料。该专利改善了氟化碳电池的电压滞后问题，其制备的电池在室温、1.0C倍率下的初始放电电压由1.7V提高到2.0V，在
‑
10℃、0.1C倍率下的初始放电电压由1.81V提高到2.06V。综上，现有方法对锂/氟化碳电池存在电压滞后及实际电压平台与理论值相差较大等问题的改善效果不显著，且目前降低氟化度、引入导电聚合物或增加导电剂含量、添加金属氧化物等活性物质等方法，造成了正极材料的质量比容量下降等问题，使得氟化碳复合正极材料难以用作高能量密度、高功率密度电池材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法，在氟化碳表面同步形成了Cr8O
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以及导电碳复合物(所述复合物也表示为Cr8O
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@C)，提高了材料复合的效率与效果，此方法能够有效改善了氟化碳材料与溶剂的接触角，解决了氟化碳电池放电初期的电压滞后问题，提高了锂氟化碳电池的平台电压并降低了锂氟化碳电池放电过程中的温升，且制备方法简单、成本低。
[0005]具体是通过以下技术方案来实现的：
[0006]本专利技术实例提供了一种Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法，所述方法为：将CrO3、氟化碳、硫酸铵混合于丙酮中，制得混合液，将混合液进行高速剪切乳化、高通量球磨，经干燥并过筛后得到混合粉末；将混合粉末置于高压反应釜中，进行热处理，使CrO3热
分解转化为Cr8O
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，同时使1.63～5.99％的氟化碳原位热解生成0.63～2.34％的导电碳，制得Cr8O
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、导电碳与氟化碳的复合粉末，再对复合粉末进行纯化、真空干燥、过筛，得到Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料，Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的对水接触角为131～138.5
°
。
[0007]所述混合液中氟化碳：CrO3：硫酸铵的质量比为1:0.3:0.05～0.25。
[0008]所述高速剪切乳化的转速为5000r/min，时间为1h。
[0009]所述高通量球磨中氧化铝陶瓷球与混合液的质量比为2.8～3.3:1。
[0010]所述干燥的温度为120～150℃，时间为8～12h。
[0011]所述热处理的温度为250℃～290℃，时间为48h。
[0012]所述真空干燥的真空度为
‑
0.085～
‑
0.095kPa，温度为100～120℃。
[0013]所述Cr8O
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/C为Cr8O
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与导电碳的结合物；所述Cr8O
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是在热处理过程中由CrO3热分解转化而成，所述导电碳是在热处理过程中由1.63～5.99％的氟化碳原位热解而成。
[0014]进一步地，一种Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法，具体步骤如下：
[0015](1)将CrO3、氟化碳、硫酸铵按质量比为1:0.3:0.05～0.25混合于丙酮中，制得混合液，再将混合液以5000r/min的转速，高速剪切乳化1h；
[0016](2)将混合均匀后的混合液置于装有氧化铝陶瓷球的高通量球磨机中进行球磨，先球磨0.5～2min，然后停止运行并冷却高通量球磨机≥10min，如此重复进行高通量球磨，总运行时间为1～2h，形成混合浆料；
[0017](3)将混合浆料于120～150℃干燥8～12h、过100～200目筛处理，制得混合粉末；
[0018](4)将混合粉末置于高压反应釜中，以3℃/min速率升温至250～290℃，并在升温过程中通纯氧，保温48h，待反应完后，通水冷却，制得反应产物；
[0019](5)将反应产物研磨成细粉，用无水乙醇进行纯化，然后将纯化的样品在真空度为
‑
0.085～
‑
0.095kPa，温度为100～120℃条件下真空干燥，在露点
‑
50℃的环境条件下冷却、研磨、过100～200目筛后，制得Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料。
[0020]所述Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料用作锂电池正极活性材料。
[0021]所述Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料在制作锂电池正极浆料中的应用，当所述正极浆料粘度达到10000mPa
·
s时，溶剂NMP的用量为1.52～1.67mL/g。
[0022]本专利技术的方法使得CrO3热分解的同时，1.63～5.99％的氟化碳也会发生原位热解生产导电碳，从而进一步影响材料的水接触角，相比于纯氟化碳材料，本专利技术的材料水接触角变小，分散性更好，进而使得在正极浆料制备过程中，溶剂用量变小，分散效果更优。
[0023]有益效果：
[0024]本专利技术中热处理时在氟化碳表面同步形成了Cr8O
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与导电碳的复合物，本专利技术中导电碳为氟化碳原位热解所得，进而提高了材料复合的效率与效果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：将CrO3、氟化碳、硫酸铵混合于丙酮中，制得混合液，将混合液进行高速剪切乳化、高通量球磨，经干燥并过筛后得到混合粉末；将混合粉末置于高压反应釜中，进行热处理，使CrO3热分解转化为Cr8O
21
，同时使1.63～5.99％的所述氟化碳原位热解生成0.63～2.34％的导电碳，制得Cr8O
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、导电碳与氟化碳的复合粉末，再对复合粉末进行纯化、真空干燥、过筛，得到Cr8O
21
/C修饰的氟化碳正极材料，Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的对水接触角为131～138.5
°
。2.根据权利要求1所述的一种Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述混合液中氟化碳：CrO3：硫酸铵的质量比为1:0.3:0.05～0.25。3.根据权利要求1所述的一种Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述高速剪切乳化的转速为5000r/min，时间为1h。4.根据权利要求1所述的一种Cr8O
21
/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述高通量球磨中氧化铝陶瓷球与混合液的质量比为2.8～3.3:1。5.根据权利要求1所述的一种Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为120～150℃，时间为8～12h。6.根据权利要求1所述的一种Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为250℃～290℃，时间为48h。7.根据权利要求1所述的一种Cr8O
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/C修饰的氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述真空干燥的真空度为
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【专利技术属性】
技术研发人员：张红梅，肖鹏，王京亮，姚德明，甘潦，石斌，王庆杰，袁再芳，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：