[发明专利]一种改性氟化碳电池及其正极极片和正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学电源技术领域，具体涉及一种改性氟化碳电池及其正极极片和正极材料的制备方法。

背景技术

随着二次化学电源的不断发展，室温钠可逆电池逐渐进入研究者的视线，并引起广泛关注。在钠二次电池中，高比能量体系仍然是目前研究的热点。氟化石墨(CF_x)的理论比容量为865mAh/g(x＝1)，在锂一次电池中，Li/CF_x电池的实际比能量可达560Wh/kg，并已成功商业化应用。在室温钠电池体系中，Na/CF_x体系为可逆体系，并且有一定的放电平台与比容量。但是与常规转换反应相似，Na/CF_x体系的放电/充电电位差较大(约2V)，造成较大的能量损失，且循环稳定性较差。若通过改性电极材料结构，可以提高电池能量效率，改善循环稳定性，将具有很大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性氟化碳电池及其正极极片和正极材料的制备方法，以提高电池能量效率，改善循环稳定性。

为达到上述目的，本发明提供了一种改性氟化碳正极材料的制备方法，其包含以下步骤：首先将氟化碳材料分散在溶剂中，形成分散液；然后将分散液加热，并保持加热反应一段时间，此过程中一直搅拌；加热反应结束后，超声，干燥，将溶剂蒸发后即制备出改性氟化碳正极材料。

上述的改性氟化碳正极材料的制备方法，其中，所述氟化碳材料为氟化石墨、氟化碳纤维、氟化碳纳米圆盘、氟化焦炭或氟化中间相碳球中的一种或多种；所述氟化碳材料的氟碳摩尔比为0.33～1.2。

上述的改性氟化碳正极材料的制备方法，其中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、异丙醇、丙酮或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。

上述的改性氟化碳正极材料的制备方法，其中，所述分散液中氟化碳材料的浓度为0.1～5mg/ml。

上述的改性氟化碳正极材料的制备方法，其中，所述加热反应的温度为45-90℃；所述加热反应的时间为5～10h。

上述的改性氟化碳正极材料的制备方法，其中，所述超声的时间为0.5～2h。

上述的改性氟化碳正极材料的制备方法，其中，所述干燥的方法为鼓风干燥、真空干燥的一种，干燥的温度为80～100℃，干燥的时间为12～24h。

本发明还提供了一种改性氟化碳正极极片的制备方法，其包含以下步骤：首先将粘结剂溶解，制成溶液；然后将上述所制备的改性氟化碳正极材料、导电剂加入所述溶液中，制成改性氟化碳正极材料浆料；最后将所述改性氟化碳正极材料浆料涂覆在集流体表面，经干燥，制成改性氟化碳正极极片。

上述的改性氟化碳正极极片的制备方法，其中，所述改性氟化碳正极极片中，粘结剂的质量比例为5％～15％，导电剂的质量比例为10％～40％。

本发明还提供了一种改性氟化碳电池，其包括：上述所制备的改性氟化碳正极极片、负极极片、电解液及隔膜。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所提供的改性氟化碳正极材料为多孔、少层、非晶的正极材料，其优势在于：材料多孔，比表面积大，反应活性提高；少层，缩短离子传输距离；改性方法简单，成本低，效果显著；改性氟化碳正极材料适用于常规极片及柔性极片的制备，可以向未来的可穿戴电子设备转化，可以作为不同金属基电池的正极材料。

(2)相较于改性前的氟化碳电池，本发明所提供的改性氟化碳电池提高了电池能量效率，改善了循环稳定性，具有很大的应用前景。

附图说明

图1为本发明的改性氟化碳正极材料在锂电池中的放电曲线；

图2为本发明的改性氟化碳正极材料的微观形貌；

图3为本发明的改性氟化碳正极材料的局部微观形貌；

图4为本发明的改性氟化碳正极材料和改性前氟化碳材料在钠电池中的容量保持率对比曲线。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种改性氟化碳正极材料的制备方法，其包含以下步骤：首先将氟化碳材料分散在溶剂中，形成分散液；然后将分散液加热，并保持加热反应一段时间，此过程中一直搅拌；加热反应结束后，超声，干燥，将溶剂蒸发后即制备出改性氟化碳正极材料。

优选地，所述氟化碳材料为氟化石墨、氟化碳纤维、氟化碳纳米圆盘、氟化焦炭或氟化中间相碳球中的一种或多种；所述氟化碳材料的氟碳摩尔比为0.33～1.2。