[发明专利]一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料，该材料以高振实密度的多孔氟化碳材料及高石墨化度的氟化碳材料经球磨混合、再氟化后制得的复合材料，所述高振实密度是指密度高于0.70g/ml，所述高石墨化度是指石墨化度高于80%，该复合材料碳元素含量38-60%，氟元素含量40-62%，振实密度＞0.8g/ml，具有可调控的双放电平台，在0.1C下初始放电电压＞2.8V，体积比能量＞1500Wh/L；

该多孔氟化碳材料由多孔碳材料经低温气相氟化法获得，所述低温气相氟化法为所述多孔碳材料在F₂体积分数2-100%的F₂混合气氛中，稀释气为氮气、氩气、氦气、四氟化碳，在温度范围为100℃-350℃条件下反应2-12h，所述多孔碳材料选自活性炭、介孔碳、活性碳纤维及以上述材料制备的改性材料、复合材料。

2.如权利要求1所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）选取多孔碳材料，采用低温气相氟化法制备多孔氟化碳材料，所述低温气相氟化法为所述多孔碳材料在F₂体积分数2-100%的F₂混合气氛中，稀释气为氮气、氩气、氦气、四氟化碳，在温度范围为100℃-350℃条件下反应2-12h；

（2）选取高石墨化度碳材料，采用高温气相氟化法制备高石墨化度氟化碳材料，所述高温气相氟化法为所述高石墨化度碳材料在F₂体积分数2-100%的F₂/N₂混合气氛中，在温度范围为380℃-600℃条件下反应4-48h；

（3）多孔氟化碳材料及高石墨化度的氟化碳材料按照一定比例球磨混合，得到混合均匀的复合氟化碳材料；

（4）将前述步骤（3）所得复合氟化碳材料再进行二次氟化处理，即可得到复合氟化碳正极材料。

3.根据权利要求2所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述多孔碳材料，其密度≥0.5g/ml。

4.根据权利要求2所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述低温气相氟化法为所述多孔碳材料在F₂体积分数3~10%的F₂混合气氛中，稀释气为氮气、氩气、氦气、四氟化碳，200~300℃条件下反应3~6h。

5.根据权利要求2所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述高石墨化度碳材料选自人造石墨、球形石墨、经石墨化处理的焦炭、碳纤维及以上述材料制备的改性材料、复合材料；其中焦炭包括针状焦、生焦、石油焦、煤质焦。

6.根据权利要求2所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述高温气相氟化法为所述高石墨化度碳材料在F₂体积分数5~10%的F₂/N₂混合气氛中，400~500℃条件下反应6~12h。

7.根据权利要求2所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于：所述的多孔氟化碳材料，其氟碳原子比为不低于0.5；所述高石墨化度的氟化碳材料，其氟碳原子比为不低于0.5。

8.根据权利要求2所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，多孔氟化碳材料与高石墨化度氟化碳材料混合质量比为1:0.1-1:10，球磨时间为0.5-12h。

9.根据权利要求2所述的一种锂一次电池用复合氟化碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述复合氟化碳材料进行二次氟化处理，处理条件为：氟气浓度为1～100%，稀释气为氮气、氩气、氦气、四氟化碳，氟化处理温度为150～500℃，氟化处理时间为1～10小时。