本发明专利技术公开了一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料，其中二硫化铁的质量百分比含量为50～99.5%，碳元素的质量百分比含量为0.5～50%。制备方法如下：（1）将碳源物质与分散剂按质量比为1：20～120的比例混合后，得到悬浊液；将黄铁矿加入到悬浊液中，其中黄铁矿与碳源物质的质量比为（90~99.5）：（0.5~10），然后进行搅拌1～10个小时后得到混合糊状物；（2）将步骤（1）得到的混合糊状物在惰性气体保护下，加热到50～150℃，保持1～40小时后；再加热到250～400℃，保持1～20小时，然后冷却至室温，通过球磨和过筛得到颗粒状的锂电池二硫化铁/碳复合正极材料，其优点是由此种复合材料所制备得到的电池具有更好的大电流放电特性，放电平台电位显著提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种一次电池电极材料，尤其是涉及一种一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
锂-二硫化铁电池是由二硫化铁作为正极材料，金属锂作为负极材料，使用有机电解质组成的锂电池。锂-二硫化铁一次电池为室温放电电池，其额定电压为1.5 V，这与现在所使用的一般用电器相匹配，可以直接代替传统的1. 5 V水溶液电池(如Si/HgO、Zn/ Ag20,Zn/Mn02电池等)。其正极材料二硫化铁具有十分优异的特性，在有机电解质中溶解度较小，并且能够保持其电化学反应活性，一次放电理论比容量高达894 mAh/g，其负极锂金属具有较低的标准电极电势(-3. 05 V)，其理论比容量值也高达3860 mA/g;因此锂-二硫化铁电池具有较高的能量密度、较好的大功率特性和较长的储存时间，在数码相机、玩具汽车、遥控玩具、剃须刀、医疗器械、军队通讯等小型电器上均有着更为重要的应用价值。此外，二硫化铁为无毒环境友好材料，其原料黄铁矿资源丰富。锂-二硫化铁电池正极材料一般直接由天然黄铁矿经过除杂和粉碎制得，所得到的二硫化铁材料导电性不高，有效比表面积相对较低，所制得的电池放电效率不高，大电流放电特性欠佳。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种大电流放电特性较好的一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料和制备方法，并且提供由此正极材料制成的一次锂电池正极和一次锂电池。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料，其特征在于该二硫化铁/碳复合正极材料中二硫化铁的质量百分比含量为50 99. 5%，碳元素的质量百分比含量为0. 5 50%。所述的二硫化铁的质量百分比含量为95 98%，碳元素的质量百分比含量为2 5%。—次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法，具有如下步骤(1)将碳源物质与分散剂按质量比为1:15 120的比例混合后，得到悬浊液；将黄铁矿加入到悬浊液中，其中黄铁矿与碳源物质的质量比为(9(T99. 5):(0. 5 10)，搅拌1 10 小时后得到混合糊状物；(2)将步骤(1)得到的混合糊状物在惰性气体保护下，加热至50 150°C，保持1 40小时后；再加热至250 400 °C，保持1 20小时，然后冷却至室温，通过球磨和过筛得到颗粒状的一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料。将步骤(1)中得到的碳源物质与分散剂的混合悬浊液进行超声分散，超声功率为300 800瓦，保持1 5小时。黄铁矿平均粒径为1(Γ30微米，黄铁矿中二硫化铁的质量百分比含量不低于 95%，Fe元素质量百分比含量不得低于43%，S元素质量百分比含量不得低于49%，水溶性铁质量百分比含量不高于1. 0%，硫酸根离子的质量百分比含量不高于1. 0%，黄铁矿与水按质量比1 (5 20)混合后形成混合悬浊液的上层清液ρΗ值在4. (Γ8. 0之间。分散剂为水、乙醇、甲醇、丙酮和N-甲基吡咯烷酮的至少一种。碳源物质为碳黑、乙炔黑、活性炭、介孔碳、碳纳米管、石墨烯片、葡萄糖、蔗糖、淀粉和对氨基苯甲酸中的至少一种。步骤(2)中的球磨时间为1 10小时，过筛采用160 200目筛；惰性气体为流动气氛，气流速度为1 15升/分钟，惰性气体为氮气和氩气中的至少一种。一次锂电池正极，包括一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料。一次锂电池，包括一次锂电池正极。与现有技术相比，本专利技术的优点在于二硫化铁/碳复合材料的使用可以改善正极材料的电子导电性，增加电子传递的通道，减小电子传递的阻力，有利于提高电子的输运效率，可以有效提高正极材料的放电效率。同时，通过热处理以及碳源物质在热处理过程的膨胀可以增加正极材料的有效比表面积，材料的吸液效果得到明显提高。因此，正极活性材料的放电效率得到提高，由此种复合材料所制备得到的电池具有更好的大电流放电特性，放电平台电位显著提高。附图说明图1 a为1 扫描电镜照片显示图(放大3500倍)；图1 b为i^&/MCNTs复合正极材料扫描电镜照片显示图(放大3500倍)； 图2为1 和各种i^eS2/C复合正极材料X射线衍射图谱；图3为1 及各种i^eS2/C复合正极材料制成的电池1000 mA连续放电曲线比较a FeS2, b FeS2/MCNTs, c :FeS2/AC，d FeS2/CB, e FeS2/GC。具体实施例方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例一一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料，该二硫化铁/碳复合正极材料中二硫化铁的质量百分比含量为55%，碳元素的质量百分比含量为45%。一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法，具有如下步骤(1)将碳黑(简写为CB)或乙炔黑与水按质量比为1 :20的比例混合后，得到悬浊液； 将得到的悬浊液进行超声分散，超声功率为800瓦，保持5小时，再将黄铁矿加入到悬浊液中，其中黄铁矿与碳黑或乙炔黑的质量比为60 :40，搅拌8小时后得到混合糊状物；碳源物质也可以是碳黑和乙炔黑的混合物。(2)将步骤(1)得到的混合糊状物在气流速度为3升/分钟的氮气或氩气保护下， 加热至90°C，保持30个小时后；再加热至250°C，保持10小时，然后冷却至室温，通过球磨和过筛，球磨时间为3小时，过筛采用170目筛，得到颗粒状的一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料。惰性气体也可以为氮气和氩气的混合气体。黄铁矿平均颗粒尺寸为20微米，黄铁矿中二硫化铁的质量百分比含量为95%，Fe 元素质量百分比含量为43%，S元素质量百分比含量为49%，水溶性铁质量百分比含量为 0. 8%，硫酸根离子的质量百分比含量为0. 8%，黄铁矿溶于水后，黄铁矿与水按质量比1 :8混合后形成混合悬浊液，悬浊液的上层清液PH值为4. 5 士 0. 2。一次锂电池正极，包括一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料。一次锂电池，包括一次锂电池正极。实施例二 一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料，该二硫化铁/碳复合正极材料中二硫化铁的质量百分比含量为80%，碳元素的质量百分比含量为20%。一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法，具有如下步骤(1)将活性炭(简写为AC)或介孔碳与乙醇或甲醇或丙酮按质量比为1 :40的比例混合后，得到悬浊液；将得到的悬浊液进行超声分散，超声功率为600瓦，保持4小时，将黄铁矿加入到悬浊液中，其中黄铁矿与活性炭或介孔碳的质量比为85 :15，搅拌5小时后得到混合糊状物；碳黑物质可以是活性炭和介孔碳的混合物，分散剂也可以是乙醇、甲醇和丙酮中的两种或三种混合液。(2)将步骤(1)得到的混合糊状物在气流速度为8升/分钟的氮气或氩气保护下， 加热至70 °C，保持20小时后；再加热至300°C，保持5小时，然后冷却至室温，通过球磨和过筛，球磨时间为5小时，过筛采用180目筛，得到颗粒状的一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料。惰性气体也可以为氮气和氩气的混合气体。黄铁矿平均颗粒直径为25微米，黄铁矿中二硫化铁的质量百分比含量为97%，Fe 元素质量百分比含量为44%，S元素质量百分比含量为50%，水溶性铁质量百分比含量为 0. 5%，硫酸根离子的质量百分比含量为0. 5%，黄铁矿溶于水后，黄铁矿与水按质量比1 :10 混合后形成混合本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一次锂电池二硫化铁／碳复合正极材料，其特征在于该二硫化铁／碳复合正极材料中二硫化铁的质量百分比含量为５０～９９．５％，碳元素的质量百分比含量为０．５～５０％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：倪文彬，马祖华，冯远强，李海波，郁宇骏，
申请(专利权)人：中银宁波电池有限公司，
类型：发明
国别省市：97
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