鋰一次電池CFx正極材料表面包覆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰一次電池用正極材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰一次電池CFx正極材料表面包覆方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，鋰一次電池因其使用方便，電壓穩(wěn)定，比能量較高得到了廣泛的使用。但對(duì)于一些如航空航天等特殊領(lǐng)域用電源，現(xiàn)有的MnO2-Li電池體系電化學(xué)容量和能量偏低，不能滿足對(duì)電池性能的進(jìn)一步要求。
[0003]目前，CFx材料因其高比容量(理論比容量860mAhg ')，高比能量(400_500Wh/Kg)等優(yōu)勢(shì)，已成為鋰一次電池正極材料的研究熱點(diǎn)。
[0004]但是，在電化學(xué)放電過(guò)程中，CFx材料有很大的過(guò)電位，特別在放電初期存在較嚴(yán)重的電壓滯后現(xiàn)象，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，電壓回升至正常值。作為多電池體系的電池組，初期電壓降就會(huì)十分嚴(yán)重，對(duì)于用電設(shè)備很可能帶來(lái)不利的影響甚至損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種放電電位較高，無(wú)電壓滯后效應(yīng)，能夠有效提高鋰電池的能量密度，并且方法簡(jiǎn)便易行，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的鋰一次電池CFx正極材料表面包覆方法。
[0006]本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:
[0007]鋰一次電池CFx正極材料表面包覆方法,其特點(diǎn)是:包括以下制備步驟:
[0008]步驟1:按照重量比為150-250:5-15:1的比例將CFx、蔗糖和LiF制成混合材料；按照每克混合材料加入2-10毫升去離子水的比例，將混合材料在去離子水中球磨包覆2-10小時(shí)，取出后，在磁力攪拌中烘干，得到均勻的前驅(qū)體；
[0009]步驟2:將步驟I制成的前驅(qū)體置于高溫爐中，惰性氣體氣氛下以2-10°C /min速度將前驅(qū)體升溫到400-600°C，燒結(jié)2-6h，自然冷卻至室溫，完成本發(fā)明鋰一次電池CFx正極材料表面包覆過(guò)程。
[0010]本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施:
[0011]所述CFx、蔗糖和LiF的重量比為200:10:1。
[0012]所述步驟I中去離子水與混合材料的比例為3.7-3.8毫升/克。
[0013]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0014]本發(fā)明選用了 CFx、蔗糖和LiF作為原料，在去離子水中球磨包覆，攪拌烘干成均勻的前驅(qū)體，通過(guò)逐漸升溫?zé)Y(jié)，保持了 CFx結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，有效提高了鋰一次電池CFx正極材料的導(dǎo)電能力，提供了 Li離子的反應(yīng)通道，在電化學(xué)放電過(guò)程中提高了材料的電位，消除了放電初期電壓滯后現(xiàn)象，并且不影響材料的電化學(xué)容量，保證用電設(shè)備的正常使用，而且便于操作，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備的電極材料電化學(xué)放電曲線圖；
[0016]圖2是比較例I制備的電極材料電化學(xué)放電曲線圖；
[0017]圖3是比較例2制備的電極材料電化學(xué)放電曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為能進(jìn)一步公開(kāi)本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，特例舉以下實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0019]鋰一次電池CFx正極材料表面包覆方法，其特點(diǎn)是:步驟包括:
[0020]步驟1:按照重量比為150-250:5-15:1的比例將CFx、蔗糖和LiF制成混合材料；按照每克混合材料加入2-10毫升去離子水的比例，將混合材料在去離子水中球磨包覆2-10小時(shí)，取出后，在磁力攪拌中烘干，得到均勻的前驅(qū)體；
[0021]步驟2:將步驟I制成的前驅(qū)體置于高溫爐中，惰性氣體氣氛下以2-10°C /min速度將前驅(qū)體升溫到400-600°C，燒結(jié)2-6h，自然冷卻至室溫，完成本發(fā)明鋰一次電池CFx正極材料表面包覆過(guò)程。
[0022]所述CFx、蔗糖和LiF的重量比為200:10:1。
[0023]所述步驟I中去離子水與混合材料的比例為3.7-3.8毫升/克。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]步驟1:將50gCFx,2.5g鹿糖,0.25gLiF混合,在200ml去離子水中球磨包覆5小時(shí)，取出后，在磁力攪拌中烘干，得到均勻的前驅(qū)體；
[0026]步驟2:將步驟I制成的前驅(qū)體置于高溫爐中，氬氣氣氛下以5°C /min升溫到500°C，燒結(jié)3h，自然冷卻至室溫，完成本發(fā)明鋰一次電池CFx正極材料表面包覆過(guò)程。
[0027]采用本發(fā)明制成的正極材料制作成扣式模擬電池(電解液lmol/1高氯酸鋰，EC/DMC= 1/2)。對(duì)電池進(jìn)行包括放電的測(cè)試試驗(yàn)，得到如圖1所示電極材料電化學(xué)放電曲線圖。結(jié)果表明，本發(fā)明制作的鋰一次電池CFx正極材料有效提高了材料的導(dǎo)電能力，提供了Li離子的反應(yīng)通道，具有放電電位高，放電初期無(wú)電壓滯后現(xiàn)象，有效提高了鋰電池的能量密度，并且方法簡(jiǎn)便易行，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0028]比較例1:將未處理的CFx作為正極材料。
[0029]采用比較例I的正極材料制成扣式模擬電池測(cè)試，(電解液lmol/1高氯酸鋰，EC/DMC= 1/2)。對(duì)電池進(jìn)行包括放電的測(cè)試試驗(yàn)，得到如圖2所示電極材料電化學(xué)放電曲線圖。結(jié)果表明，采用比較例I正極材料，使得放電平臺(tái)較低，放電初期無(wú)電壓滯后現(xiàn)象。
[0030]比較例2:
[0031]步驟1:將50gCFx，2.5g蔗糖，在200ml去離子水中球磨包覆5小時(shí)，取出后，在磁力攪拌中，烘干得到均勻的前驅(qū)體；
[0032]步驟2:將所得的前驅(qū)體置于高溫爐中，氬氣氣氛下5°C /min升溫到500°C，高溫?zé)Y(jié)3h，自然降溫冷卻后制得包覆改性CFx正極材料。
[0033]采用比較例2制成的正極材料制作成扣式模擬電池(電解液lmol/1高氯酸鋰，EC/DMC = 1/2)。對(duì)電池進(jìn)行包括放電的測(cè)試試驗(yàn)，得到如圖3所示電極材料電化學(xué)放電曲線圖。結(jié)果表明，采用比較例2正極材料，放電電位有所提高，但是仍未解決放電初期電壓滯后的問(wèn)題。
[0034]通過(guò)比較，可以發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)比較例制備的材料，未處理的CFx，在電化學(xué)放電過(guò)程中，存在明顯的電壓滯后效應(yīng)，且電壓平臺(tái)較低，在2.5V左右；在未使用復(fù)雜電解液體系的條件下，單純炭包覆會(huì)在一定程度上改善電壓滯后效應(yīng)，提高電壓；而本發(fā)明氟化鋰的加入可以幾乎完全消除放電初期電壓滯后的現(xiàn)象。由于包覆改性加入碳和氟化物量很小，幾乎不影響材料的比容量。
[0035]本發(fā)明材料的制作方法簡(jiǎn)單，材料容量基本不受影響，放電電壓較高，無(wú)電壓滯后，解決了 CFx材料在應(yīng)用中的問(wèn)題，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的需要，為高功率、高能量用電設(shè)備，為航空航天等特殊領(lǐng)域高比能量電源打下了良好的基礎(chǔ)。
[0036]盡管上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.鋰一次電池CFx正極材料表面包覆方法,其特征在于:包括以下制備步驟: 步驟1:按照重量比為150-250:5-15:1的比例將CFx、蔗糖和LiF制成混合材料；按照每克混合材料加入2-10毫升去離子水的比例，將混合材料在去離子水中球磨包覆2-10小時(shí)，取出后，在磁力攪拌中烘干，得到均勻的前驅(qū)體； 步驟2:將步驟I制成的前驅(qū)體置于高溫爐中，惰性氣體氣氛下以2-10°C /min速度將前驅(qū)體升溫到400-600°C，燒結(jié)2-6h，自然冷卻至室溫，完成本發(fā)明鋰一次電池CFx正極材料表面包覆過(guò)程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰一次電池CFx正極材料表面包覆方法，其特征在于:所述CFx、蔗糖和LiF的重量比為200:10:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰一次電池CFx正極材料表面包覆方法，其特征在于:所述步驟I中去離子水與混合材料的比例為3.7-3.8毫升/克。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰一次電池CFx正極材料表面包覆方法，步驟包括：將CFx、蔗糖和LiF制成混合材料，將混合材料在去離子水中球磨包覆，磁力攪拌中烘干，得到均勻前驅(qū)體；將前驅(qū)體在惰性氣體氣氛下燒結(jié)，冷卻至室溫，完成鋰一次電池CFx正極材料表面包覆過(guò)程。本發(fā)明選用CFx、蔗糖和LiF作為原料，在去離子水中球磨包覆，攪拌烘干成前驅(qū)體，通過(guò)逐漸升溫?zé)Y(jié)，保持了CFx結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，有效提高了鋰一次電池CFx正極材料的導(dǎo)電能力，提供了Li離子的反應(yīng)通道，在電化學(xué)放電過(guò)程中提高了材料的電位，消除了放電初期電壓滯后現(xiàn)象，并且不影響材料的電化學(xué)容量，保證用電設(shè)備的正常使用，而且便于操作，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
【IPC分類】H01M4/583
【公開(kāi)號(hào)】CN105655587
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】盧志威, 丁飛, 劉興江, 孫文彬, 任麗彬
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2014年11月10日