一种原位生长银纳米线改性氟化碳及锂一次电池的应用制造技术

本发明专利技术采用导电性较好的原位生长银纳米线对氟化碳材料进行修饰改性，银纳米线不是简单吸附在氟化碳表面，而是镶嵌生长在氟化碳内部形成导电网络，增加了氟化碳材料的导电性，有效改善了氟化碳材料的电压滞后问题，提高了氟化碳材料的倍率性能。将本申请导电性较好的原位生长银纳米线修饰的氟化碳电极材料应用于锂氟化碳电池中，有效地改善了氟化碳电极的电压滞后，提高了电极的平台电压，效果显著。相对现有技术的氟化碳电极，电压滞后和平台电压大大提高，极大地改善了电极的放电性能。极大地改善了电极的放电性能。极大地改善了电极的放电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种原位生长银纳米线改性氟化碳及锂一次电池的应用


[0001]本专利技术涉及氟化碳正极材料改性
，尤其涉及原位生长银纳米线导电网络改性氟化碳正极材料制备方法及锂一次电池的应用。

技术介绍

[0002]锂/氟化碳电池是以氟化碳(CFx)为正极活性材料，锂金属为负极材料组成的一次电池。目前，常见的锂一次电池有锂/二氧化锰电池、锂/二氧化硫电池、锂/亚硫酰氯电池、锂/氟化碳电池等。其中，锂/氟化碳电池理论能量密度最高，高达2180Wh/kg，实用比能量也可达到250～800Wh/kg。除此之外，锂/氟化碳电池还具有工作温度范围宽，放电平台稳定，自放电小，无污染等特点。锂/氟化碳电池已广泛用于单兵动力源系统供电、有源植入式医疗器械供电等，未来还有望作为导弹、运载火箭的供电电源，发展前景广阔。
[0003]CN201811406243.X公开了一种Ag@C修饰的氟化碳电极材料的制备方法，该正极材料的制备过程是：将Ag化合物和溶剂混合，再依次加入氟化碳、质量分数为15～25％的NaOH或KOH水溶液，升温后加入还原剂反应，经抽滤、洗涤、干燥、研磨、过100～200目筛后，制得所述Ag@C修饰的氟化碳电极材料，在采用化学还原法将Ag化合物还原成Ag的同时，部分氟化碳材料被还原成C，本申请采用Ag@C对氟化碳材料进行修饰改性，Ag@C均匀的包覆在氟化碳材料表面，增加了氟化碳材料的导电性，有效改善了氟化碳材料的电压滞后以及低温性能的问题，提高了锂氟化碳电池的倍率性能。
[0004]CN202111231404.8本专利技术公开了一种ZnNi/C复合材料改性的锂/氟化碳电池正极片及其制备方法，包括如下步骤：先按锌、镍、碳原子的物质的量比1:(5
‑
20):(20
‑
50)将锌源、镍源和碳源混合，研磨得到混合物A，将混合物A放入高温管式炉，通入惰气，以10
‑
30℃/min自室温升温至150
‑
250℃，保温0.5
‑
2h，得到产物B；将产物B研磨后通过密封手套箱封装在充满惰性气体的试管中并放入电磁感应加热器中加热到400
‑
700℃，待冷却后得到ZnNi/C复合材料；再按质量比(7
‑
9):(0.5
‑
2):(0.5
‑
1)将氟化碳、ZnNi/C复合材料和粘结剂混合，滴加溶剂并搅拌得到具有流动性的正极浆料并将其涂覆在铝箔片上，烘干制得ZnNi/C复合材料改性的锂/氟化碳电池正极片。改进了正极片导电性，提高了电池的比容量和贮存性能以及倍率性能。
[0005]由于氟化碳电子导电性受氟化度影响，过量氟原子引入导致CFx相对较低的导电性，以及电池反应动力学较低，因此阻碍了功率密度和能量密度之间的平衡。因此，提供一种能够提高锂氟化碳电池比能量，改进正极导电性、倍率性能及其制备方法具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于采用水热法在氟化碳表面原位生长银纳米线导电网络，提高氟化碳正极材料的电子导电性和电池的倍率性能，减少放电极化现象和电压延迟现象。通过已经进行的实验可得原位生长的银纳米线同样可以提高Li/CFx一次电池电压平台。水热法
操作简单，可大批量产出具有良好导电性的氟化碳正极材料。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种原位生长银纳米线改性氟化碳及锂一次电池的应用，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]步骤1、称取规定量氟化碳粉末，加入乙二醇(EG)溶液中使用超声/磁力搅拌混合均匀，再向溶液体系中加入少量的硝酸银，继续搅拌0.6～1.5h至均匀，制得混合反应液；
[0010]步骤2、将混合反应液放置在水热釜中，在烘箱中恒温生长，再通过旋蒸的方法将混合反应液烘干获得具有原位生长银纳米线晶种的氟化碳(CFx@Ag
‑
seed)；
[0011]步骤3、将NaCl分散于乙二醇(EG)溶液中，搅12h至均匀，制得NaCl
‑
EG溶液；
[0012]步骤4、将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分散于乙二醇(EG)溶液中，搅拌24h至均匀，制得PVP
‑
EG混合液；
[0013]步骤5、将硝酸银分散于乙二醇(EG)溶液中，搅24h至均匀，制得AgNO3
‑
EG溶液；
[0014]步骤6、取规定量的CFx@Ag
‑
seed粉末，加入乙二醇(EG)溶液中使用超声/磁力搅拌混合均匀，同时缓慢滴加NaCl
‑
EG溶液和PVP
‑
EG混合液，添加完毕后，制得混合反应液；
[0015]步骤7、将制备的AgNO3
‑
EG溶液加入上述混合反应液中，继续搅拌，制得CFx反应液；
[0016]步骤8、将CFx反应液放置在水热釜中，在烘箱中恒温生长，再通过离心、旋蒸和水洗的方法得到所述的原位生长银纳米线三维导电网络改性氟化碳正极材料。
[0017]进一步地，步骤1中，所述氟化碳分散液中氟化碳和硝酸银的质量比为1:(0.005～0.01)。
[0018]进一步地，步骤2中，所述烘箱恒温，其温度为100
‑
130℃，时间为1h。
[0019]进一步地，步骤2中，所述旋蒸，其温度为50℃，时间为0.5
‑
1h，旋蒸的目的是为了将有机溶剂乙二醇(EG)溶液去除，得到干燥的具有原位生长银纳米线晶种的氟化碳(CFx@Ag
‑
seed)。
[0020]进一步地，步骤3中，所述NaCl
‑
EG溶液，其其质量浓度为0.06～0.1％
[0021]进一步地，步骤4中，所述PVP
‑
EG混合液，其浓度为0.06～0.1％，其中聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，分子量MW＝30000～130000。
[0022]进一步地，步骤5中，所述AgNO3
‑
EG溶液，其浓度为0.6～1.0％。
[0023]进一步地，步骤7中，所述氟化碳分散液中CFx@Ag
‑
seed粉末和硝酸银的质量比为1:(0.05～0.1)。
[0024]进一步地，步骤8中，所述恒温生长，其温度为100
‑
160℃，时间为3
‑
9h。
[0025]进一步地，步骤8中，所述离心、旋蒸和水洗，其目的是为了去掉杂质，得到干燥纯净的原位生长银纳米线三维导电网络改性氟化碳正极材料。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027]1、本申请采用导电性较好的银纳米线对氟化碳材料进行修饰改性，银纳米线均匀的生长在氟化碳材料表面，形成导电网络，增加了氟化碳材料的导电性，弥补氟化碳材料放电初期的电压滞后问题，有效改善了氟化碳材料的大电流放电能力，提高了锂氟化碳电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位生长银纳米线改性氟化碳及锂一次电池的应用，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、称取规定量氟化碳粉末，加入乙二醇(EG)溶液中使用超声/磁力搅拌混合均匀，再向溶液体系中加入少量的硝酸银，继续搅拌0.6～1.5h至均匀，制得混合反应液；步骤2、将混合反应液放置在水热釜中，在烘箱中恒温生长，再通过旋蒸的方法将混合反应液烘干获得具有原位生长银纳米线晶种的氟化碳(CFx@Ag
‑
seed)；步骤3、将NaCl分散于乙二醇(EG)溶液中，搅12h至均匀，制得NaCl
‑
EG溶液；步骤4、将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分散于乙二醇(EG)溶液中，搅拌24h至均匀，制得PVP
‑
EG混合液；步骤5、将硝酸银分散于乙二醇(EG)溶液中，搅24h至均匀，制得AgNO3
‑
EG溶液；步骤6、取规定量的CFx@Ag
‑
seed粉末，加入乙二醇(EG)溶液中使用超声/磁力搅拌混合均匀，同时缓慢滴加NaCl
‑
EG溶液和PVP
‑
EG混合液，添加完毕后，制得混合反应液；步骤7、将制备的AgNO3
‑
EG溶液加入上述混合反应液中，继续搅拌，制得CFx反应液；步骤8、将CFx反应液放置在水热釜中，在烘箱中恒温生长，再通过离心、旋蒸和水洗的方法得到所述的原位生长银纳米线三维导电网络改性氟化碳正极材料。2.如权利要求1所述一种原位生长银纳米线改性氟化碳及锂一次电池的应用，其特征在于，步骤1中，所述氟化碳分散液中氟化碳和硝酸银的质量比为1:(0.005～0.01)。3.根据权利要求1所述一种原位生长银纳米线改性氟化碳及锂一次电池的应用，其特征在于，步骤2所述烘箱恒温，其温度为100...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一凡，秦桂璐，王健，尹良君，慕春红，简贤，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：