[发明专利]锂-氟化碳电池用氟化碳复合正极活性材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种锂‑氟化碳电池用氟化碳复合正极活性材料及其制备方法和应用。其目的是解决现有锂‑氟化碳电池用氟化碳复合正极活性材料存在难以同时兼顾高比容量、高倍率性能和改善电压滞后现象的技术问题。该材料由氟化碳与科琴黑经球磨混合制成，氟化碳与科琴黑的混合质量比为1:0.01～1:0.1。制备方法包括：1)采用气相氟化法，制备氟化碳；2)将氟化碳和科琴黑通过球磨混合，得到混合均匀的混有科琴黑的氟化碳复合材料。这种氟化碳复合正极活性材料在锂‑氟化碳电池用氟化碳复合正极活性材料中应用，可以保留较高比容量，提高倍率性能，放电倍率达6C，改善放电初期电压滞后现象。

技术领域

本发明涉及一种锂-氟化碳电池用正极活性材料，尤其涉及一种锂-氟化碳电池用氟化碳复合正极活性材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，锂一次电池中的锂-氟化碳电池，具有最高的储能密度，可以达到500Wh/kg以上，其年自放电率不到1％，贮存性能优异，同时也是目前安全性最好的锂系电池。因此，这种高比能量、高安全性、长储存寿命的锂-氟化碳电池，被认为是未来一次电池的主要产品。

氟化碳材料作为锂-氟化碳电池正极材料的活性物质，其性能的优劣直接决定了锂-氟化碳电池性能的优劣。目前市场上的氟化碳材料具有较高的比能量，整体放电平台(即充满电的锂电池放电时的电压变化)在2.5V左右，但其导电性差，放电初期会出现明显的电压滞后，导致氟化碳材料的倍率性能较差。

氟化碳纳米管和氟化纳米石墨烯等新型氟化碳材料，虽具有更高的放电比容量和更大的放电倍率，但其工业化制备方法较苛刻，更关键的是碳纳米原料价格较高，不利于工业化生产及大规模市场化推广。

中国专利CN109742354A中，公开了一种氟化碳复合电极及其制备方法，该专利通过热处理法将氟化石墨、硒粉和科琴黑制成氟化碳复合材料，提高了锂-氟化碳电池的倍率性能。但是，该方法在电池正极材料中引入金属硒，增加了生产成本，同时加入的金属硒和科琴黑的量比较大，降低了电池正极材料的比容量。

因此，需要一种能够在维持锂-氟化碳电池高比容量的同时，提高锂-氟化碳电池倍率性能，并改善电压滞后现象的氟化碳复合正极活性材料。

发明内容

本发明的目的是解决现有锂-氟化碳电池用氟化碳正极活性材料存在难以兼顾高比容量、高倍率性能和改善电压滞后现象的技术问题，提供一种锂-氟化碳电池用氟化碳复合正极活性材料及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：

本发明提供一种锂-氟化碳电池用氟化碳复合正极活性材料，其特殊之处在于：

由氟化碳与科琴黑经球磨混合制成。

进一步地，所述氟化碳与科琴黑的混合质量比为1:0.01～1:0.1。

本发明还提供上述锂-氟化碳电池用氟化碳复合正极活性材料在锂-氟化碳电池正极材料中的应用。

本发明还提供一种锂-氟化碳电池用氟化碳复合正极活性材料的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)采用气相氟化法，制备氟化碳；

2)将氟化碳和科琴黑通过球磨混合，得到混合均匀的混有科琴黑的氟化碳复合材料。

进一步地，步骤2)中，所述氟化碳与科琴黑的混合质量比为1:0.01～1:0.1；

球磨的时长为8～48h；

球磨时球磨机转速为50转/min～400转/min。

进一步地，1.1)将石墨化的碳原料置于密闭容器中，向密闭容器中通入氟化试剂；