一种正极材料制备方法、正极材料、电池制备方法和电池技术

一种正极材料制备方法、正极材料、电池制备方法和电池，正极材料的制备方法包括：将一维导电体与表面活性剂的混合溶液和含有Fe

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料制备方法、正极材料、电池制备方法和电池


[0001]本专利技术涉及电池
，特别涉及一种正极材料制备方法、正极材料、电池制备方法和电池。

技术介绍

[0002]宁德时代采用高镍正极和少量添加一氧化硅的石墨负极开发出比能量≥304Wh/kg的锂离子电池样品，常温循环性能达1500次，安全性达到国标要求，预计2020年底实现量产；比亚迪磷酸铁锂刀片电池单体比能量达到180Wh/kg，系统比能量140Wh/kg。高比能量电池是在当今社会不断增长的能源需求上的必经之路，过渡金属氟化物(FeF3≈1125Wh/kg)，具有高理论比能量密度引起了科研界研究兴趣；
[0003]虽然过渡金属氟化物锂离子电池具有理论比容量大、成本低、环境友好等特点，但其由于F
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的强电负性导致的差导电性/绝缘的本征缺陷以及循环过程中体积变化和不可逆的相转变、中间产物(如Cu0)溶解在电解液中等问题的存在阻碍了其商业化进程。对于上述问题，导电物质的添加和氟化物与导电物质构成复合物的方式可以极大地缓解导电性差的问题以及加快相转变，有利于氟化物正极材料的可逆循环，但是一般的导电网络并不能起到抑制体积膨胀以及缓解中间产物溶解的问题。

技术实现思路

[0004](一)专利技术目的
[0005]本专利技术的目的是提供一种正极材料制备方法、正极材料、电池制备方法和电池，以解决氟化亚铁正极材料在低倍率下容量释放差、高倍率下长循环寿命差及氟化亚铁本征导电性差等问题，并且缓解氟化亚铁正极材料在充放电过程中体积膨胀效应和活性物质溶解效应。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述问题，根据本专利技术的一个方面,本专利技术提供了一种正极材料制备方法，包括：
[0008]将一维导电体与表面活性剂的混合溶液和含有Fe
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和F
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的前驱体溶液混合形成复合溶液；
[0009]对所述复合溶液热处理，得到负载有氟化亚铁的导电复合材料；
[0010]对所述负载有氟化亚铁的导电复合材料与聚丙烯腈的混合物热处理。
[0011]进一步地，所述对所述复合溶液热处理，得到负载有氟化亚铁的导电复合材料，包括：
[0012]对所述复合溶液干燥；
[0013]在250℃～400℃温度下，对干燥后的产物进行热处理，持续时间为2h～4h。
[0014]进一步地，所述对所述复合溶液干燥，包括：
[0015]将所述复合溶液超声混合；
[0016]将超声后的所述复合溶液在60℃～80℃温度下干燥。
[0017]进一步地，在对所述复合溶液热处理，得到负载有氟化亚铁的导电复合材料之后，在对所述负载有氟化亚铁的导电复合材料与聚丙烯腈的混合物热处理之前，包括：
[0018]将负载有氟化亚铁的一维导电体与聚丙烯腈混合得到混合组分；
[0019]按转速为400rpm～600rpm对所述混合组分球磨6h～24h，得到所述负载有氟化亚铁的一维导电体与聚丙烯腈的混合物。
[0020]进一步地，所述对所述负载有氟化亚铁的一维导电体与聚丙烯腈的混合物热处理，包括：
[0021]在300℃～400℃温度下，对所述混合物进行热处理，所述热处理时间为450min。
[0022]进一步地，所述一维导电体为短多壁碳纳米管，其含量为所述正极材料的14～20wt％。
[0023]进一步地，所述聚丙烯腈的重均分子量为130000，所述聚丙烯腈的质量占负载有氟化亚铁的一维导电体和所述聚丙烯腈的总质量的2.5～50％。
[0024]根据本专利技术的第二个方面,本专利技术提供了一种正极材料，所述正极材料采用上述所述制备方法制备而成。
[0025]根据本专利技术的第三个方面,本专利技术提供了一种氟化物电池的制备方法，包括：
[0026]将上述所述的正极材料、导电添加剂和粘结剂溶于有机溶剂的溶液中混合制得浆料；
[0027]将所述浆料涂覆在铝箔集流体上并进行真空干燥。
[0028]进一步地，所述正极材料、导电添加剂和粘结剂质量比为7：2：1。
[0029]根据本专利技术的第四个方面,本专利技术提供了一种氟化物电池，所述氟化物电池由上述制备方法制备而成。
[0030](三)有益效果
[0031]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0032]1、将一维导电体与表面活性剂的混合溶液和含有Fe
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和F
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的前驱体溶液混合形成复合溶液；对所述复合溶液热处理，得到负载有氟化亚铁的导电复合材料；对所述负载有氟化亚铁的导电复合材料与聚丙烯腈的混合物热处理。本申请实施例中，一方面，碳纳米管具有良好的离子或电子传输性能，并且其构建的多维导电网络具备较大的表面积比，通过使用高导电性的碳纳米管为载体构建多维导电网络，并通过表面活性剂修饰表面，实现氟化亚铁纳米颗粒的均匀附着于碳纳米管表面，使得各氟化亚铁(FeF2)颗粒间的可通过碳纳米管进行导电，从而增强导电性。另一方面，该复合材料(CNTs/FeF2@pPAN)实现了氟化亚铁在低放电倍率下容量释放的提升，实现了氟化亚铁在高倍率下的长循环寿命。需要理解的是，放电倍率是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。从而提升了活性物质(氟化亚铁)和导电基底(导电基底是指由CNTs和pPAN共同构建的多维导电网络)的附着性并且可重复性高、成本低和环境友好。
附图说明
[0033]图1是本专利技术提供的一种正极材料制备方法的流程图；
[0034]图2是本专利技术提供的一种正极材料的结构图，其中，该结构图为透射电镜(TEM)图；
[0035]图3是本专利技术提供的一种正极材料的结构图，其中，该结构图为扫描电镜(SEM)图；
[0036]图4是本专利技术提供的一种正极材料的X射线衍射(XRD)图，其中，横坐标为扫描范围(Two Theta(degr.))，纵坐标为衍射强度(Intsitya(a.u.)；
[0037]图5是本专利技术提供的一种正极材料的低倍率(1C)长循环电化学性能图；
[0038]图6是本专利技术提供的一种正极材料的高倍率(5C)长循环电化学性能图；
[0039]图7是本专利技术提供的一种正极材料基于不同聚丙烯腈(PAN)添加量的正极材料的长循环电化学性能图。
具体实施方式
[0040]以下通过具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0041]在一实施例中，如图1
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7所示，本专利技术提供了一种正极材料的制备方法，电池正极材料的制备方法包括：S101、将一维导电体与表面活性剂的混合溶液和含有Fe
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和F
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的前驱体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料制备方法，其特征在于，包括：将一维导电体与表面活性剂的混合溶液和含有Fe
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的前驱体溶液混合形成复合溶液；对所述复合溶液热处理，得到负载有氟化亚铁的导电复合材料；对所述负载有氟化亚铁的导电复合材料与聚丙烯腈的混合物热处理。2.根据权利要求1所述的正极材料制备方法，其特征在于，所述对所述复合溶液热处理，得到负载有氟化亚铁的导电复合材料，包括：对所述复合溶液干燥；在250℃～400℃温度下，对干燥后的产物进行热处理，持续时间为2h～4h。3.根据权利要求2所述的正极材料制备方法，其特征在于，所述对所述复合溶液干燥，包括：将所述复合溶液超声混合；将超声后的所述复合溶液在60℃～80℃温度下干燥。4.根据权利要求1所述的正极材料制备方法，其特征在于，在对所述复合溶液热处理，得到负载有氟化亚铁的导电复合材料之后，在对所述负载有氟化亚铁的导电复合材料与聚丙烯腈的混合物热处理之前，包括：将负载有氟化亚铁的一维导电体与聚丙烯腈混合得到混合组分；按转速为400rpm～600rpm对所述混合组分球磨6h～24h，得到所述负载有氟化亚铁的一维导电体与聚丙烯腈的混合物。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建宇，刘双旭，黄俏，郑传佐，周湘，欧阳任，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：