本發(fā)明是屬于鋰電池材料技術領域，尤其是一種改性氟化碳正極材料的制備方法

技術背景：

鋰一次電池具有許多優(yōu)異的性能和特點，包括高電壓、高比能量、工作溫度范圍寬廣、長存儲壽命等。目前常用的鋰一次電池主要包括鋰/二氧化錳電池、鋰/亞硫酰氯電池、鋰/氟化碳電池以及鋰/二氧化硫電池。其中鋰/氟化碳是理論比能量最高的體系，約為2180Wh·kg^-1，且由于其正極材料氟化碳化學和物理性質(zhì)穩(wěn)定，使得電池具有長的貯存壽命和好的高溫性能。因此，作為鋰/氟化碳電池重要組成部分的固體氟化碳材料的制備及改性成為人們關注的熱點。

氟化碳是氟與碳在高溫下直接反應而生成的化臺物。當氟化碳作為電池正極材料時，其較低的電子電導率在電池放電時，會導致電池極化增大，引起電池內(nèi)阻增加，影響電池放電性能，嚴重制約著鋰/氟化碳電池的使用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種改性的氟化碳正極材料的制備方法，該改性氟化碳材料電導率大，可有效改善鋰/氟化碳電池放電初期電壓滯后現(xiàn)象及倍率放電性能。

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術中存在的不足所采取的方案是：

一種改性氟化碳正極材料的制備方法，包括以下制備步驟：

（1）選取原材料：包括氟化碳，額外碳源，粘結劑；

（2）改性氟化碳正極材料制備：將氟化碳，額外碳源及粘結劑進行混合后，在氮氣氛圍下對材料進行碳熱還原處理，降溫后所得改性氟化碳正極材料。

氟化碳為氟化石墨、氟化碳納米管何氟化石墨烯材料中的一種或幾種，其氟碳比為0.7～1.0。

額外碳源為碳黑、科琴黑、檸檬酸、蔗糖和葡萄糖中的一種或幾種。

粘結劑為聚四氟乙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉和聚偏氟乙烯中的一種或幾種。

氟化碳、額外碳源及粘結劑的質(zhì)量比為（8～10）:（0～2）:（0～2）。

碳熱還原反應溫度為400℃～550℃。

碳熱還原反應時間為2h～8h。

本發(fā)明的有益效果：利用碳熱還原法處理氟化碳，提高材料的電子電導率，使鋰氟化碳電池在放電時，內(nèi)阻降低，極化現(xiàn)象減少，改善鋰/氟化碳電池放電初期電壓滯后現(xiàn)象及倍率放電性能。因此，本發(fā)明能夠提供一種大電流放電能力強的一次電池，具有很大的工業(yè)和商業(yè)價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明與未經(jīng)處理的氟化碳材料制備的電池0.1C放電曲線性能比較圖；

圖2為本發(fā)明與未經(jīng)處理的氟化碳材料制備的電池1C放電曲線性能比較圖。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，下面結合具體實施例，并配合附圖1～2詳細說明。

一種改性氟化碳正極材料的制備方法，包括以下制備步驟：

（1）選取原材料：包括氟化碳，額外碳源，粘結劑；

（2）改性氟化碳正極材料制備：按照一定比例將氟化碳，額外碳源及粘結劑進行混合后，在氮氣氛圍下對材料進行碳熱還原處理一定時間，降溫后所得材料為本發(fā)明中的改性氟化碳正極材料。

實施例1：將質(zhì)量比為:9:0.7:0.3的氟化石墨，碳源及粘結劑進行碳熱還原處理，反應溫度為450℃，反應時間為4h，處理結束后即為本發(fā)明制備的改性氟化碳材料。選取本發(fā)明制備的改性氟化碳材料與導電劑粘結在鋁集流體上涂覆制成正極。改性氟化碳材料的含量88%。導電劑的種類可以為導電碳黑、碳納米管，導電劑的總含量為5%。粘結劑的種類為丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉，含量為7%，將正極片與金屬鋰片配對組裝成鋰/氟化碳電池。

實施例2：將質(zhì)量比為:8.5:1:0.5的氟化石墨，碳源及粘結劑進行碳熱還原處理，反應溫度為450℃，反應時間為4h，處理結束后即為本發(fā)明制備的改性氟化碳材料。選取本發(fā)明制備的改性氟化碳材料與導電劑粘結在鋁集流體上涂覆制成正極。改性氟化碳材料的含量88%。導電劑的種類可以為導電碳黑、碳納米管，導電劑的總含量為5%。粘結劑的種類為丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉，含量為7%，將正極片與金屬鋰片配對組裝成鋰/氟化碳電池。

實施例3：將質(zhì)量比為:8.5:1:0.5的氟化石墨，碳源及粘結劑進行碳熱還原處理，反應溫度為500℃，反應時間為4h，處理結束后即為本發(fā)明制備的改性氟化碳材料。選取本發(fā)明制備的改性氟化碳材料與導電劑粘結在鋁集流體上涂覆制成正極。改性氟化碳材料的含量88%。導電劑的種類可以為導電碳黑、碳納米管，導電劑的總含量為5%。粘結劑的種類為丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉，含量為7%，將正極片與金屬鋰片配對組裝成鋰/氟化碳電池。

比較例1：將氟化石墨材料與導電劑粘結在鋁集流體上涂覆制成正極。氟化石墨材料的含量88%。導電劑的種類可以為導電碳黑、碳納米管，導電劑的總含量為5%。粘結劑的種類為丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉，含量為7%，將正極片與金屬鋰片配對組裝成鋰/氟化碳電池。

如圖1所示，分別將上述實施例與比較例制備的鋰/氟化碳電池進行0.1C放電測試比較，相對于未處理的氟化石墨材料，本發(fā)明材料電壓滯后減少0.35V，并且實施例2平臺電壓提高0.1V，材料克比容量幾乎無損失。

如圖2所示，分別將上述實施例與比較例制備的鋰/氟化碳電池進行1C放電測試比較，相對于未處理的氟化石墨材料，本發(fā)明材料電壓滯后減少0.4V，并且實施例2平臺電壓提高0.15V，材料克比容量幾乎無損失。

從圖1、圖2中可以看出，使用本發(fā)明制備的氟化碳正極材料制備的鋰/氟化碳電池放電初期電壓滯后現(xiàn)象得到明顯改善，平臺電壓有部分提升，且對材料的克比容量幾乎無影響，隨著放電倍率的增到，改善效果越明顯。