[发明专利]一种复合氟化碳电极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合氟化碳电极及其制备方法和应用，所述复合氟化碳电极包括复合氟化碳正极材料、导电剂和粘接剂，所述复合氟化碳正极材料包括大粒径氟化碳材料和小粒径氟化碳材料，所述大粒径氟化碳材料的中值粒径D50/小粒径氟化碳材料的中值粒径D50≥1.5，本发明所述复合氟化碳电极不仅增加了电极中活性材料与导电剂地有效接触，降低电池内阻，提升氟化碳的容量发挥率，而且提高了单位面积集流体上活性物质负载量，增加了电极的面密度，降低电池中非活性物质的比例，从而进一步提升锂/氟化碳电池能量密度。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，涉及一种复合氟化碳电极及其制备方法和应用。

背景技术

锂/氟化碳电池是固体正极系列中比能量最高的锂一次电池，其理论质量比能量高达2180Wh/kg，且其具有温度工作范围宽、安全性能高、工作平台高且平稳、自放电率低等优势，受到广泛地关注。随着科学技术地不断进步，电脑、手机、智能表计、通讯设备和军用设备等无需电源维护的设备对电源能量密度的要求越来越高，特别是无人机、水下航行器等特殊领域设备要求锂电池具有高的能量密度。从电池设计角度出发，提高氟化碳活性材料比例，增加氟化碳电极单位活性材料负载量，降低电池结构件质量等方案均能够提升电池的能量密度，从而制备出高比能量的锂/氟化碳电池。

CN109742354A公开了一种氟化碳复合电极及其制备方法。本发明是一种氟化碳复合电极及其制备方法，通过热处理法将氟化石墨、硒粉、科琴黑制成氟化碳复合材料，并将其制备成电极，其所述氟化碳复合电极内阻较大。

CN109786842A公开了一种高安全高比能量锂/氟化碳电池制备方法，利用锂盐溶于有机溶剂或与固体聚合物复合制备得到高锂盐浓度电解液或高锂盐浓度固体聚合物电解质，采用该高锂盐浓度电解液或高锂盐浓度固体聚合物电解质组装得到锂/氟化碳电池，其所述锂/氟化碳电池活性物质含量低导致电池的能量密度较低。

上述方案存在有内阻大或能量密度低的问题，因此，开发一种内阻小且能量密度高的氟化碳电极是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合氟化碳电极及其制备方法和应用，本发明所述复合氟化碳电极不仅增加了电极中活性材料与导电剂地有效接触，降低电池内阻，提升氟化碳的容量发挥率，而且提高了单位面积集流体上活性物质负载量，增加了电极的面密度，降低电池中非活性物质的比例，从而进一步提升锂/氟化碳电池能量密度。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合氟化碳电极，所述复合氟化碳电极包括复合氟化碳正极材料、导电剂和粘接剂，所述复合氟化碳正极材料包括大粒径氟化碳材料和小粒径氟化碳材料，所述大粒径氟化碳材料的中值粒径D50/小粒径氟化碳材料的中值粒径D50≥1.5。

本发明所述复合氟化碳电极中，小粒径氟化碳有效地填充在大粒径氟化碳所形成的缝隙中，减少极片颗粒间的孔隙，增加颗粒之间的接触紧密度，有效降低了电池的内阻，应用于锂电池中，不仅增加了电极中活性材料与导电剂地有效接触，降低电池内阻，提升氟化碳的容量发挥率，而且提高了单位面积集流体上活性物质负载量，增加了电极的面密度，降低电池中非活性物质的比例，从而进一步提升锂/氟化碳电池能量密度。

优选地，以所述复合氟化碳正极材料的质量为100％计，所述大粒径氟化碳材料的质量分数为50～95％，例如：50％、60％、70％、80％、90％或95％等。

优选地，以所述复合氟化碳正极材料的质量为100％计，所述小粒径氟化碳材料的质量分数为5～50％，例如：5％、10％、20％、30％、40％或50％等。

优选地，所述大粒径氟化碳材料的中值粒径D50为5～20μm，例如：5μm、8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm或20μm等。