一种应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的正极的制备方法

本发明属于锂-气体电池，具体涉及一种锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的正极的制备方法。

背景技术：

1、随着人类社会的发展，能源占据着越来越重要的位置，人类对于能源存储设备的需求也越来越强烈。锂原电池具有放电比能量高、贮存性能好以及放电电压平台平稳的诸多优势，因而具有极大的发展前景。

2、li-sf6电化学体系基于8电子转移反应具有高达1467mah/g的理论比容量，同时sf6自身的无毒性和高稳定性也使得其具有广阔的应用范围，然而六氟化硫自身的气体性质使得其在实际应用时体积能量密度较低，为了提升其体积能量密度需要将其与基于转化反应的固体电极进行复合。li-cfx电池基于固固转化反应，在x＝1时具有高达864mah/g的理论比容量，在军工及航天领域得到了较为广泛的应用。通过将li-sf6体系和li-cfx体系复合，使得最终的接力电池具有高的重量比能量和体积比能量。

3、传统的氟化碳正极因其较低的电子导电性而使得其难以作为sf6的反应介质，因而使得接力反应难以完成。氟化碳复合电极因采用了较高比例的vc(导电碳黑xc-72r)而使其具有良好的导电性和高的比表面积，同时通过选用高导电和高比表面集流体进一步保证了电极的高导电性和高比表面积，故而可应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池，使得接力反应顺利进行。

4、本发明所采取的技术方案是：

5、一种具有高导电性和高比表面积应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的氟化碳复合电极的制备方法，所述应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的氟化碳复合电极的制备方法包括以下步骤：

6、步骤一：将氟化碳、vc和cmc(羧甲基纤维素钠)的干粉逐次加入到球磨罐中，其中cmc的质量占比为2％，vc的质量占比不低于20％，用球磨机将干粉混合均匀。

7、步骤二：向步骤一得到的均匀干粉中加入蒸馏水，将浆料的固含量调整到15％-25％，用球磨机继续对浆料进行混合。

8、步骤三：向步骤二中得到的浆料中加入水系粘结剂，粘结剂的质量占比为4％，用球磨机继续对浆料进行混合。

9、步骤四：将步骤三所得的浆料均匀涂覆在高导电多孔集流体上，之后在-90kpa的真空度下以130℃干燥72h，最终得到高导电、高比表面氟化碳复合电极。

10、本发明还可以采用以下技术方案：

11、在上述的应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池具有高导电性和高比表面的氟化碳复合电极的制备方法中，进一步的，所述步骤一中，所用氟化碳的氟碳比不超过1.2，且比表面积大于50m2/g；球磨机的转速为230-270r/min，球磨时间为1-1.5h。

12、在上述的应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池具有高导电性和高比表面的氟化碳复合电极的制备方法中，进一步的，所述步骤二中，球磨机的转速为270-300r/min，球磨时间为10-12h，最终混合物成均匀流体状。

13、在上述的应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池具有高导电性和高比表面的氟化碳复合电极的制备方法中，进一步的，所述步骤三中，水系粘结剂包括ptfe(聚四氟乙烯)、sbr(丁苯橡胶)以及paa(聚丙烯酸)，球磨机的转速为250-270r/min，球磨时间为15-25min。

14、在上述的应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池具有高导电性和高比表面的氟化碳复合电极的制备方法中，进一步的，所述步骤四中，所述高导电多孔集流体包括泡沫镍、金属网以及多孔碳纸。

15、一种具有高导电性和高比表面积应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的氟化碳复合电极，所述高导电性和高比表面积氟化碳复合电极由上述任一项所述的应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的氟化碳复合电极的制备方法制得。

16、综上所述，本发明具有以下优点和积极效果：

17、1、本发明中选用了具有低密度、高导电性、高比表面积的vc作为电极的导电剂，同时大幅提高vc的质量占比，因而使得氟化碳复合电极的比表面积和导电性大幅提升，同时选用具有高比表面积的氟化碳材料，有利于反应气体sf6的扩散并增加了接力反应的活性位点，从而使得接力反应充分进行，提升了接力体系的放电比能量。

18、2、本发明选用水系粘结剂使得浆料对于环境的要求大大降低，操作步骤简单，所用设备简单，易于制备。

19、3、本发明通过选用高导电多孔集流体因而使得复合电极的导电性和比表面积大幅提升，同时孔洞结构有利于sf6气体的扩散，增加了sf6气体的反应位点并降低了反应的极化效应，使得接力反应充分进行，接力体系比能量大幅提升。

技术实现思路

技术特征：

1.一种具有高导电性和高比表面积应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的氟化碳复合电极的制备方法，所述应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的高导电性和高比表面积氟化碳复合电极的制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高导电性和高比表面积应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的氟化碳复合电极的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所用氟化碳的氟碳比不超过1.2，且比表面积大于50m2/g；导电碳选用高比表面高导电性的vc且vc的质量含量不低于20％；球磨机的转速为230-270r/min，球磨时间为1-1.5h。

3.根据权利要求1所述的一种高导电性和高比表面积应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的氟化碳复合电极的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，球磨机的转速为270-300r/min，球磨时间为10-12h；浆料的固含量为15％-25％；最终混合物成均匀流体状。

4.根据权利要求1所述的一种高导电性和高比表面积应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的氟化碳复合电极的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，水系粘结剂包括ptfe(聚四氟乙烯)、sbr(丁苯橡胶)以及paa(聚丙烯酸)，球磨机的转速为250-270r/min，球磨时间为15-25min。

5.根据权利要求1所述的一种高导电性和高比表面积应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的氟化碳复合电极的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，所述高导电多孔集流体包括泡沫镍、金属网以及多孔碳纸。

6.根据权利要求2所述的一种高导电性和高比表面积应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的氟化碳复合电极的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所用氟化碳的氟碳比不超过1.2，且比表面积大于50m2/g；导电碳选用高比表面高导电性的vc且vc的质量含量不低于20％；球磨机的转速为230-270r/min，球磨时间为1-1.5h；所述步骤二中，球磨机的转速为270-300r/min，球磨时间为10-12h；浆料的固含量为15％-25％；最终混合物成均匀流体状；所述步骤三中，水系粘结剂包括ptfe(聚四氟乙烯)、sbr(丁苯橡胶)以及paa(聚丙烯酸)，球磨机的转速为250-270r/min，球磨时间为15-25min；所述步骤四中，所述高导电多孔集流体包括泡沫镍、金属网以及多孔碳纸。

7.一种高导电性和高比表面积应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的氟化碳复合电极，其特征在于：所述应用于应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的高导电性和高比表面积氟化碳复合电极由权利要求1-6任一项应用于锂-六氟化硫-氟化碳接力电池的高导电性和高比表面积氟化碳复合电极制备方法制得。

技术总结
本发明涉及一种锂‑六氟化硫‑氟化碳接力电池的正极的制备方法，属于锂‑气体电池技术领域。具体做法为将氟化碳、VC和CMC(羧甲基纤维素钠)的干粉逐次加入到球磨罐中，其中CMC的质量占比为2％，VC的质量占比不低于20％，用球磨机将干粉混合均匀；向均匀干粉中加入蒸馏水，将浆料的固含量调整到15％‑25％，用球磨机继续对浆料进行混合；在得到的浆料中加入水系粘结剂，粘结剂的质量占比为4％，用球磨机继续对浆料进行混合；将所得的浆料均匀涂覆在高导电多孔集流体上，之后在‑90kPa的真空度下以130℃干燥72h，最终得到高导电、高比表面氟化碳复合电极。本发明具有操作简单，方便快捷的特点，所制备得到的高导电、高比表面氟化碳复合正极在锂‑六氟化硫‑氟化碳接力电池方面具有优良的电性能。

技术研发人员：陈昱霖,刘兴江,封伟
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5