[发明专利]一种氟化碳修饰的三氟化铁正极材料的制备方法

说明书

本方案公开了热电池材料技术领域的一种氟化碳修饰的三氟化铁正极材料的制备方法；包括(1)将碳纤维材料加入到分散剂中，搅拌均匀得到混合液；(2)将Fe粉加入到混合液中，搅拌均匀得到混合物溶液；(3)将混合物溶液加热至50℃～70℃，继续搅拌至得到膏状物；(4)对膏状物进行高能球磨，得到混合浆料；(5)将混合浆料在60～70℃的温度下烘干，然后冷却至常温，再对冷却后的混合酱料进行研磨，得到碳纤维包覆的Fe粉；(6)将碳纤维包覆的Fe粉进行氟化处理，经冷却、研磨，制得氟化碳修饰的三氟化铁正极材料。本申请FeF₃正极材料，可有效延长电池的工作时间，提高热电池单体电池的工作电压，进而提高热电池的比特性。

技术领域

本发明属于热电池材料技术领域，特别涉及一种氟化碳修饰的三氟化铁正极材料的制备方法。

背景技术

热电池是热激活储备电池，它是以熔盐作电解质，利用热源使其熔化而激活的一次性储备电池，工作时内部温度在450℃～550℃。由于热电池内阻小、具有很高的比能量和比功率、使用环境温度宽、贮存时间长、激活迅速可靠、结构紧凑、使用时无方向性不受安装方位的影响、具有良好的力学性能、不需要维护等优点，一问世就受到军界的青睐，发展成为导弹、核武器、火炮、弹射椅、黑匣子等现代化武器和应急系统的理想电源。

随着武器装备的快速发展，轻型化、小型化、高机动的不断增强，需要其配套电池具备更好的电化学性能，特别是高机动巡航导弹、高超音速巡航导弹，需要其配套电源具有瞬时脉冲功率高，体积重量小的特点，即电池具有高比功率的输出特点。

为满足型号的需求以及推动热电池技术的发展，也在不断探索与研究，目前锂系热电池使用的正极材料主要是硫化物(如FeS₂、CoS₂)，硫化物正极电极电位低，内阻大，在匹配锂合金的情况下，单体电压仅为1.9～2.1V，不能满足高比功率热电池的应用需求。而NiCl2正极材料在与锂合金匹配的情况下，具有2.5～2.7V的单体电压，是提高电池比功率较好的正极材料。但是，随着弹上电池对比功率的要求越来越高，NiCl₂正极材料也不能满足其使用需求，急需开发一种电极电位比NiCl₂更高的热电池正极材料。而FeF₃(三氟化铁)与锂合金负极匹配，具有更高的单体电压，单体电压高达3.2V以上，是提高热电池比特性的理想材料。

目前，市面上销售的FeF₃性能达不到要求，无法进行使用。而关于超高电极电位正极材料的制备技术鲜见报道。

发明内容

本发明意在提供一种氟化碳修饰的三氟化铁正极材料的制备方法，通过制备氟化碳修饰的三氟化铁正极材料，延长电池的工作时间，提高热电池单体电池的工作电压，进而提高热电池的比特性。

本方案中的一种氟化碳修饰的三氟化铁正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳纤维材料加入到分散剂中，然后搅拌均匀得到混合液；

(2)将Fe粉加入到混合液中，搅拌均匀得到混合物溶液；

(3)将混合物溶液加热至50℃～70℃，继续搅拌至得到膏状物；

(4)将膏状物置于高能球磨机中进行高能球磨，转速大于3000r/min，高能球磨时间为30s～2min，之后停止运行，冷却10min以上，再运行高能球磨机，重复该步骤，高能球磨总时长达到1～2h，得到混合浆料；

(5)将混合浆料在60～70℃的温度下烘干，然后冷却至常温，再对冷却后的混合酱料进行研磨，得到碳纤维包覆的Fe粉；