一种抑制锂氟化碳电池高温产气的方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制锂氟化碳电池高温产气的方法，包括制备多孔电极浆料，具体将电极材料、导电剂、粘结剂、乳化剂、第一造孔剂、分散剂、溶剂混合，经超声处理、高速离心分散后，同步进行高速搅拌和高速分散，再在真空条件下搅拌桨反转，得正极浆料，将其均匀涂布在集流体上，依次经程序式干燥、热辊轧，得多孔氟化碳电极；还包括制备高孔隙率隔膜；本发明专利技术采用多孔氟化碳电极、高孔隙率隔膜，有效锁住了电池内部电解液，降低了电池内部电解液溶剂的饱和蒸汽压，提高了溶剂的沸点，有效抑制了锂氟化碳电池高温产气的问题，在保证锂氟化碳电池常温性能的基础上，提高了锂氟化碳电池的高温放电容量以及解决了高温鼓胀的问题。电容量以及解决了高温鼓胀的问题。电容量以及解决了高温鼓胀的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制锂氟化碳电池高温产气的方法


[0001]本专利技术属于锂一次电池生产加工
，具体涉及一种抑制锂氟化碳电池高温产气的方法。

技术介绍

[0002]锂一次电池(primary lithium battery)，是一种高能化学原电池，俗称锂电池。以金属锂为负极，固体盐类或溶于有机溶剂的盐类为电解质，金属氧化物或其他固体、液体氧化剂为正极活性物。通用的圆形锂二氧化锰(Li/MnO2)电池和锂氟化碳〔Li/(CFx)n〕电池分别用字母CR和BR表示，其后的数字表示电池的型号。锂一次电池是这一类以使用金属锂为负极材料的化学电源系列的总称。
[0003]锂氟化碳电池是高能量密度一次电池，实用比能量可以达到250～700Wh/kg，是干电池的数倍，且电池很容易做到小型化和轻型化。由于氟化碳材料非常稳定，因而锂氟化碳电池高温下容量保持率较高，基本不会衰减。氟化碳是各种形态的碳和氟气反应所形成的化合物，这种物质虽然具有电化学活性，但在有机电解质中的化学稳定性却很高，温度高达500℃时也不会热分解，因而具有长的贮存寿命和良好的高温性能。但是由于锂氟化碳电池采用的是有机电解液，且电池放电发热，导致锂氟化碳电池在高温情况下存在电解液汽化产气的问题。在电解液没有优化改进的情况下，锂氟化碳电池的安全工作温度在60℃以下，耐热稳定性在90℃以下。虽然可以通过电解液优化提高锂氟化碳电池的耐温性能，但是必然会造成电池性能有所下降。
[0004]随着便携电子设备、精密医疗、浮空器及航空航天等领域技术的飞速发展，迫切需求高功率、高比能量、高安全性的锂一次化学电源。目前锂氟化碳电池存在着发热严重、耐热性能差的技术难题。国内外学者通过电解液优化等提高锂氟化碳电池的耐温，虽然可以有效提高锂氟化碳电池的耐温性能，但是电池的放电倍率非常低，只有0.02C，且常温性能比高温性能差很多。
[0005]虽然公开号为CN112670528A的专利公开了一种高倍率一次碱金属电池的制备方法，将蠕虫石墨通过剪切乳化和均化得到石墨微米片，再通过合金球辅助进行高温氟化，得到氟化石墨微米片，将氟化石墨微米片作为活性物质，和导电剂、粘结剂按比例溶解，制浆涂覆于集流体上，干燥后裁切得到电池正极；其中，氟化石墨微米片表面C＝C键比例为5～15％；将金属钠块或金属钾块去除表面钝化层，再滴加若干电解液，通过机械作用，压延、切割为第一尺寸的金属钠片或金属钾片，作为电池负极；将电池正极、电池负极、隔膜、电解液装配得到钠/氟化石墨微米片一次电池或钾/氟化石墨微米片一次电池；其具有放电倍率高，电池可在
‑
30℃至100℃的宽温域中放电的特点，但是该技术方案无法解决锂氟化碳电池高温工作发热量大、产气的问题。
[0006]因此，研究一种兼具放电倍率高、发热量低、产气量小的锂氟化碳电池至关重要。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种抑制锂氟化碳电池高温产气的方法；本专利技术旨在采用多孔氟化碳电极、高孔隙率涂碳层的陶瓷隔膜，有效锁住了电池内部电解液，降低了电池内部电解液溶剂的饱和蒸汽压，提高了溶剂的沸点，有效抑制了锂氟化碳电池高温产气的问题，在保证锂氟化碳电池常温性能的基础上，提高了锂氟化碳电池的高温放电容量，解决了电池高温鼓胀的问题。
[0008]具体是通过以下技术方案来实现的：
[0009]一种抑制锂氟化碳电池高温产气的方法，包括如下步骤：
[0010]步骤1制备多孔电极浆料：将粘结剂配制成6％
‑
10％的胶液，得到胶液1；将电极材料、导电剂按照质量比进行混合，先超声处理1h，再高速离心分散30min，得到混合物2；将分散剂配制成8％
‑
10％的稀释液，得到分散液3；然后将胶液1和混合物2转入搅拌机中进行高速搅拌和分散，时间1
‑
2h；再将分散液3加入到搅拌罐中高速搅拌和分散，时间0.5
‑
1h，得到粘度50000
±
500mpa
·
s的浆料；再加入乳化剂、第一造孔剂、溶剂，继续高速搅拌和分散，时间6～8h，得到粘度20000
±
500mpa
·
s的浆料；最后真空条件下搅拌桨反转，搅拌速度30r/min，时间30min，得到粘度11000
±
500mpa
·
s的正极浆料；所述分散剂为改性氨基醇；
[0011]步骤2制备多孔电极前驱体：将步骤1中制备的正极浆料均匀涂布在微孔铝箔集流体上，控制涂布速度1
‑
2m/min，经程序式干燥，得到溶剂残留量6
‑
10％的多孔电极前驱体；所述程序式干燥是先阶段性升温干燥，再阶段性降温干燥；
[0012]步骤3制备多孔电极：将步骤2得到的多孔电极前驱体进行热辊轧，第一梯度辊压在压力0.5MPa
‑
1.0MPa，辊压温度80
‑
90℃条件下辊压1次，速度0.5m/s
‑
1m/s；再升温至120
‑
130℃后进行第二梯度辊压，辊压次数1次，速度0.5m/s
‑
1m/s，得到梯度孔分布的多孔氟化碳电极；
[0013]步骤4制备高孔隙率隔膜：采用挤压式涂布法，将粘度2000
‑
3000mpa
·
s的单壁碳纳米管浆料涂布在陶瓷隔膜的非陶瓷面上，涂层厚度0.5
‑
1.0μm，将隔膜在真空条件下150℃烘烤4
‑
6h，得到高孔隙率涂碳层的陶瓷隔膜；
[0014]步骤5制备高效集流负极：将金属锂带裁切成规定的尺寸，采用超声波焊接将镍条与金属锂进行焊接，得到负极极片；
[0015]步骤6电池装配：将步骤3、4、5得到的多孔氟化碳电极、负极片、高孔隙率涂碳层的陶瓷隔膜装配在一起，封装到电池外壳里，采用激光焊接的方式将电池盖与壳体进行密封；
[0016]步骤7注液：采用真空注液的方式将电解液注入电池内部；
[0017]步骤8密封：用钢钉对注液口进行密封。
[0018]进一步地，在步骤1中所述粘度20000
±
500mpa
·
s的浆料中电极材料、导电剂、粘结剂、乳化剂、第一造孔剂、分散剂、溶剂的质量比为0.9：0.03：0.01：0.02：0.02：0.02：1.0。
[0019]进一步地，在步骤1中所述电极材料为氟化石墨、氟化碳、氟化碳纳米管、氟化石墨烯、氟化碳纳米纤维、纳米氟化碳中的一种或多种组成。
[0020]进一步地，在步骤1中所述导电剂为纳米银线与SP、CNT、石墨烯中的任一种按照(1
‑
1.5)：1的质量比组成。
[0021]进一步地，在步骤1中所述粘结剂为PVDF900、PVDF5130按照1：(1
‑
1.2)的质量比组成。
[0022]进一步地，在步骤1中所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制锂氟化碳电池高温产气的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1制备多孔电极浆料：将粘结剂配制成6％
‑
10％的胶液，得到胶液1；将电极材料、导电剂按照质量比进行混合，先超声处理1h，再高速离心分散30min，得到混合物2；将分散剂制成8％
‑
10％的稀释液，得到分散液3；然后将胶液1和混合物2转入搅拌机中进行高速搅拌和分散，时间1
‑
2h；再将分散液3加入到搅拌罐中高速搅拌和分散，时间0.5
‑
1h，得到粘度50000
±
500mpa
·
s的浆料；再加入乳化剂、第一造孔剂、溶剂，继续高速搅拌和分散，时间6～8h，得到粘度20000
±
500mpa
·
s的浆料；最后真空条件下搅拌桨反转，搅拌速度30r/min，时间30min，得到粘度11000
±
500mpa
·
s的正极浆料；所述分散剂为改性氨基醇；步骤2制备多孔电极前驱体：将步骤1中制备的正极浆料均匀涂布在微孔铝箔集流体上，控制涂布速度(1～2)m/min，经程序式干燥，得到多孔电极前驱体；所述程序式干燥是先阶段性升温干燥，再阶段性降温干燥，得到多孔电极前驱体；步骤3制备多孔电极：将步骤2得到的多孔电极前驱体进行热辊轧，第一梯度辊压在压力0.5MPa
‑
1.0MPa，辊压温度80
‑
90℃条件下辊压1次，速度0.5m/s
‑
1m/s；再升温至120
‑
130℃后进行第二梯度辊压，辊压次数1次，速度0.5m/s
‑
1m/s，得到梯度孔分布的多孔氟化碳电极；步骤4制备高孔隙率隔膜：采用挤压式涂布法，将粘度2000
‑
3000mpa
·
s的单壁碳纳米管浆料涂布在陶瓷隔膜的非陶瓷面上，涂层厚度(0.5～1.0)μm，将隔膜在真空条件下150℃烘烤4
‑
6h，得到高孔隙率涂碳层的陶瓷隔膜；步骤5制备高效集流负极：将金属锂带裁切成规定的尺寸，采用超声波焊接将镍条与金属锂进行焊接，得到负极极片；步骤6电池装配：将步骤3、4、5得到的多孔氟化碳电极、负极片、高孔隙率涂碳层的陶瓷隔膜装配在一起，封装到电池外壳里，采用激光焊接的方式将电池盖与壳体进行密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红梅，尹蒙蒙，王开琼，王京亮，姚德明，徐星，杨中发，王庆杰，袁再芳，
申请(专利权)人：贵州梅岭电源有限公司，
类型：发明
国别省市：