[发明专利]一种二维Ti3

说明书

本发明是一种二维Ti₃C₂T_x修饰的氟化碳(CF_x)复合正极材料的制备方法及其应用，属于电池正极材料，特别是在一次电池正极材料的技术领域。步骤为：将CF_x材料均匀分散到去离子水和乙醇的混合溶液中；将二维Ti₃C₂Tx按一定比例加入到CF_x的悬浮液中进行超声搅拌，使其充分混合；将混合好的悬浮液进行抽滤，用去离子水多次洗涤，得到混合物；将混合物进行冷冻干燥得到复合材料；将复合材料置于惰性气氛的管式炉中，进行高温处理，降至室温后得到二维Ti₃C₂T_x修饰的氟化碳材料。本发明成功的将Ti₃C₂T_x修饰到氟化碳材料颗粒间，显著提高了氟化碳材料的比表面积和导电性。用作锂氟化碳电池的正极材料，大大提升了其放电电压平台和比容量，减少了电压滞后。

技术领域

本发明属于电池正极材料，特别是在一次电池正极材料的技术领域，具体涉及一种二维Ti₃C₂T_x修饰的氟化碳复合正极材料的制备方法及应用。

背景技术

随着资源短缺和环境问题的日益恶化，开发一种绿色、安全、清洁的可再生新型能源已迫在眉睫，电化学电池是一种高效稳定的能量储存系统，其中锂一次电池由于具有优异的性能，被广泛用于传感器、照相机、心脏起搏器、飞机等多种民用及军事领域。目前常见的锂一次电池包括，锂二氧化锰电池、锂亚硫酰氯电池、锂二氧化硫电池、锂氟化碳电池、锂铁电池等。氟化碳作为锂一次电池正极材料，具有比容量高，使用温度范围宽、工作电压高、存放时间长等优点，已经成为可以取代二氧化锰正极材料的热点研究材料。

然而，氟化碳重C-F键以共价键形式存在，导致其导电率极低，倍率性能差，放电过程产热严重，限制了其大规模应用。因此，人们致力于对氟化碳进行掺混改性或者包覆改性以提高材料的导电性，解决氟化碳倍率性能差等迫切解决的问题。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种二维Ti₃C₂T_x修饰的氟化碳复合正极材料的制备方法及应用，本发明将高导电性、高比表面积的二维Ti₃C₂T_x分散在氟化碳材料颗粒间，进而提高氟化碳材料的比表面积和导电性，增大电解液与电极材料的接触面积和电子的传输速度，从而能提高锂氟化碳电池的电压平台和放电性能。

本发明的技术方案如下：

一种二维Ti₃C₂T_x修饰的氟化碳复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取一定量的CF_x(即氟化碳)材料，慢慢倒入含有去离子水和乙醇的混合溶液中，超声搅拌得到混合均匀的CF_x悬浮液；

(2)将Ti₃C₂T_x放到步骤(1)所得的悬浮液中，惰性气氛保护下超声搅拌处理，得到悬浮液；

(3)将步骤(2)得到的悬浮液进行抽滤，用去离子水洗涤3-5次，得到混合物；

(4)将步骤(3)得到的混合物进行冷冻干燥，得到复合材料；

(5)将步骤(4)得到的复合材料置于惰性气氛的管式炉中，高温煅烧，自然降至室温后得到Ti₃C₂T_x修饰的氟化碳材料。

进一步的，步骤(1)中的去离子水和乙醇的体积比为0.5:1-4:1，优化为2:1；超声搅拌的时间为4-8h，优化为6h。