[发明专利]一种盐模板法改善氟化碳电池材料性能的方法

说明书

本发明涉及一种盐模板法改善氟化碳电池材料性能的方法，包括下列步骤：1)制备氟化碳@盐@有机碳源复合材料；2)制备氟化碳@碳复合材料：将步骤1制得的氟化碳@盐@有机碳源复合材料放入石英舟中，将石英舟置于反应管式炉内靠近恒温区域，通入保护性气体，在160℃～250℃下进行煅烧2～20分钟；等冷却后，将获得的产物用去离子水清洗后烘干；将烘干的产物放入石英舟中，将石英舟置于反应管式炉内恒温区域，通入保护性气体，在500℃～900℃下进行煅烧2‑20分钟；等冷却后，将获得最终被修饰的氟化碳材料。

技术领域

本发明属于氟化碳一次电池电极材料领域，具体涉及一种能有效提高氟化碳电池材料性能的制备方法。

背景技术

化石能源的日益枯竭及其引发的环境问题极大地刺激了电动汽车需求量的增加。同时，电子设备、电动工具、储能电站的大规模使用也极大地促进了对更高比能量、更高比功率锂电池的需求。目前，锂离子电池的比能量受限于正极材料，已经达到其理论上限。基于过渡金属氧化物正极材料的制备一方面会导致对稀有金属需求量的过度增加，引发价格上涨和过度开采问题；另一方面材料烧结制备过程需要消耗大量的能量、而废气的排放也会造成一定的环境污染。有机电池材料环境友好，是理想的电池材料，但目前为止，真正实用化的有机电池材料只有氟化碳。

氟化碳电池材料以其比能量高(CFx，当x＝1时氟化碳的理论比容量为864mAh/g)、环境友好、贮存时间长、操作温度宽等优点是目前锂一次电池的首选正极材料，也是目前唯一被真正实用化的有机电池材料，锂氟化碳电池被广泛应用于武器装备、航天航空、医药行业、急救备用电源等领域。但是，氟化碳材料由于其碳氟键的共价键属性，导致材料本身导电性差，因而无法实现大倍率放电特性，同时在放电过程中带来了电压滞后、放热量巨大、电压平台较低(2.2～2.4V)等问题，这在一定程度上限制了其更广泛的应用。

通过对氟化碳进行表面处理可以有效地改善氟化碳电池材料的性能，经表面处理后的氟化碳材料，表面会存在更多的离子态、半离子态的氟碳键，可以提高材料的电压平台及倍率放电能力；表面会形成更多的缺陷及多孔结构，更利于锂离子的快速传输，提高其大电流放电能力，同时减小电压迟滞现象。

发明内容

针对氟化碳电池材料存在的问题，本发明拟提供一种可提高氟化碳电池材料放电电压平台、可大倍率放电的材料改性方法，该制备方法工艺过程简单，成本低廉，适合工业化生产，将经本方法修饰的氟化碳材料用于锂氟化碳电池，可有效地提升锂氟化碳电池的性能。技术方案如下：

一种盐模板法改善氟化碳电池材料性能的方法，包括下列步骤：

1)制备氟化碳@盐@有机碳源复合材料

将氟化碳、盐、有机碳源投放于去离子水中，混合均匀，制备混合溶液，将混合溶液冷冻，然后再将其冻干，获得氟化碳@盐@有机碳源复合材料，其中，盐为氯化钠，有机碳源为柠檬酸。

2)制备氟化碳@碳复合材料

将步骤1制得的氟化碳@盐@有机碳源复合材料放入石英舟中，将石英舟置于反应管式炉内靠近恒温区域，通入保护性气体，在160℃～250℃下进行煅烧2～20分钟；等冷却后，将获得的产物用去离子水清洗后烘干；将烘干的产物放入石英舟中，将石英舟置于反应管式炉内恒温区域，通入保护性气体，在500℃～900℃下进行煅烧2-20分钟；等冷却后，将获得最终被修饰的氟化碳材料。

优选地，氟化碳和柠檬酸的质量配比为(3-25):10。