CN103515576B - 一种柔性一体化CFx电极的制备方法 - Google Patents

一种柔性一体化CFx电极的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103515576B
CN103515576B CN201210204336.0A CN201210204336A CN103515576B CN 103515576 B CN103515576 B CN 103515576B CN 201210204336 A CN201210204336 A CN 201210204336A CN 103515576 B CN103515576 B CN 103515576B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
preparation
integrated flexible
under
solvent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210204336.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103515576A (zh
Inventor
杨炜婧
戴扬
蔡森丹
解晶莹
高蕾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Space Power Sources
Original Assignee
Shanghai Institute of Space Power Sources
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Space Power Sources filed Critical Shanghai Institute of Space Power Sources
Priority to CN201210204336.0A priority Critical patent/CN103515576B/zh
Publication of CN103515576A publication Critical patent/CN103515576A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103515576B publication Critical patent/CN103515576B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/06—Electrodes for primary cells
    • H01M4/08—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/582—Halogenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明的柔性一体化CFx电极的制备方法包括以下步骤：在分散设备的作用下，将氧化石墨与CFx分散于溶剂中，形成均匀分散的溶胶体、溶液或者混合体；在一定温度下，在所述溶胶体、溶液或者混合体中加入还原剂，在分散设备的作用下反应一定时间后，将反应后的混合物过滤、干燥，制得电极。本发明的柔性一体化CFx电极的制备方法，制备工艺简单，制得的CFx电极比容量大，柔性好。

Description

一种柔性一体化CFx电极的制备方法
技术领域
本发明涉及电化学技术领域，特别涉及一种柔性一体化CFx电极的制备方法。
背景技术
由于全球石油、天然气、煤炭等不可再生能源的日益匮乏以及利用这些能源所带来的日益严峻的环境污染问题，人们开始寻找其它的可替代的清洁、安全以及可再生能源，例如风能、太阳能、潮汐能、地热能等，而这些能源要方便使用，需要将其转换为电能存储起来，即需要利用高容量的电化学电源进行能量存储。
电化学电池是一种重要的能源，大量用于民用消费、工业和军事领域，这主要是由于电子技术的进步、更低功率的要求以及便携式设备的开发，此外用电设备对电池容量以及功率特性要求的增长也对电化学电源的普及起到了促进作用。锂电池包括锂一次电池、锂二次电池以及锂离子电池，与其它传统电化学电源（如锌/二氧化锰电池等）相比，锂电池不仅在比容量、能量密度以及功率密度等方面优势明显，而且由于其制备所用原料对环境的低污染导致锂电池的应用越来越广，特别是随着动力电池应用于电动车的研究开发热潮，使得锂电池的研究应用前景十分看好。
锂/一氟化碳（Li/(CF)n）电池也是首先作为商品的一种固体正极锂电池，由于其理论质量比能量（约2180Wh/Kg）是固体正极系列中最高的，具有很好的应用前景。然而由于CFx材料电性很差，采用传统电极制备方法需要加入大量导电剂，从而很大程度上造成电极整体能量密度降低；不仅如此，CFx材料还需要与导电剂良好分散，再涂覆于金属集流体上，这样既需要繁琐工艺，又对设备提出了较高的要求；再者，涂覆在传统的金属箔上会影响电极的柔性及减小电极可弯曲性，极大程度上地限制了电极的使用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性一体化CFx电极的制备方法，制备工艺简单，制得的CFx电极比容量大，柔性好。
为了达到上述的目的，本发明提供一种柔性一体化CFx电极的制备方法，包括以下步骤：在分散设备的作用下，将氧化石墨与CFx分散于溶剂中，形成均匀分散的溶胶体、溶液或者混合体；在一定温度下，在所述溶胶体、溶液或者混合体中加入还原剂，在分散设备的作用下反应一定时间后，将反应后的混合物过滤、干燥，制得电极。
上述柔性一体化CFx电极的制备方法，其中，所述氧化石墨和CFx的重量百分比为1︰1～1︰100。
上述柔性一体化CFx电极的制备方法，其中，所述溶剂为水或者有机溶剂。
上述柔性一体化CFx电极的制备方法，其中，所述CFx为CF1.173氟化碳粉末或者CF0.8氟化碳粉末。
上述柔性一体化CFx电极的制备方法，其中，在温度范围为50～100℃的条件下加入还原剂。
上述柔性一体化CFx电极的制备方法，其中，所述分散设备为超声分散器。
上述柔性一体化CFx电极的制备方法，其中，所述还原剂为NaBH4或者甲醛。
上述柔性一体化CFx电极的制备方法，其中，以滤纸作为过滤介质，将反应后的混合物在真空抽滤下过滤。
本发明的柔性一体化CFx电极的制备方法依靠还原作用下，氧化石墨与CFx自组装或者直接结合，制得不含导电剂的CFx电极，大大提高了比容量；制备CFx电极的过程中，无需将电极材料涂覆在金属箔上，大大提高了CFx电极的柔性；且制备工艺简单；
采用本发明的柔性一体化CFx电极的制备方法制备的CFx电极具有活性物质载量大，柔性好，可弯曲，较大比容量，使用时具有较大功率、低成本和无环境污染的特点。
附图说明
本发明的柔性一体化CFx电极的制备方法由以下的实施例及附图给出。
图1是本发明实施例一制得的CFx电极的SEM电镜图。
图2是本发明实施例一制得的CFx电池的充放电曲线图。
具体实施方式
以下将结合图1～图2对本发明的柔性一体化CFx电极的制备方法作进一步的详细描述。
本发明的柔性一体化CFx电极的制备方法包括以下步骤：
步骤1，在分散设备的作用下，将氧化石墨与CFx分散于溶剂中，形成均匀分散的溶胶体、溶液或者混合体；
氧化石墨和CFx的重量百分比为1︰1～1︰100；
所述溶剂可以是水，也可以是有机溶剂，例如酒精，本发明对溶剂的选取无限定，只要氧化石墨以及CFx能溶于该溶剂中即可；
可以是在分散设备的作用下，将氧化石墨和CFx分别加入溶剂中，形成均匀分散的溶胶体、溶液或者混合体；也可以是先将氧化石墨溶于溶剂中，再在分散设备的作用下，将CFx加入氧化石墨和溶剂的混合物中，形成均匀分散的溶胶体、溶液或者混合体；还可以是先将CFx溶于溶剂中，再在分散设备的作用下，将氧化石墨加入CFx和溶剂的混合物中，形成均匀分散的溶胶体、溶液或者混合体；
本发明对溶剂的取量不作限定，根据溶剂的取量不同，氧化石墨和CFx分散于溶剂中后，可能形成溶胶体状、溶液状或者混合体状；
步骤2，在一定温度下，在步骤1形成的均匀分散的溶胶体、溶液或者混合体中加入还原剂，在分散设备的作用下反应一定时间后，将反应后的混合物过滤、干燥，制得电极；
在温度范围为50～100℃的条件下加入还原剂，加入还原剂后在分散设备中的反应时间，操作者可根据反应物的量的大小凭经验确定；
本发明对还原剂的选择无特别要求，不作限定；
过滤、干燥反应后的混合物的工艺条件由操作者根据实际情况凭经验确定。
本发明的柔性一体化CFx电极的制备方法依靠还原作用下，氧化石墨与CFx自组装或者直接结合，制得不含导电剂的CFx电极，大大提高了比容量；制备CFx电极的过程中，无需将电极材料涂覆在金属箔上，大大提高了CFx电极的柔性；且制备工艺简单。
现以具体实施例详细说明本发明的柔性一体化CFx电极的制备方法：
实施例一
(1)将1mg/ml氧化石墨水溶液100ml与0.1gCF1.173氟化碳粉末在超声分散器振荡下分散24小时；
本实施例中，溶剂为水，先将氧化石墨溶于水中，再在超声分散器的振荡作用下，将氧化石墨水溶液与CF1.173氟化碳粉末混合，使氧化石墨和CF1.173氟化碳分散于水中；
(2)在100°C下，往氧化石墨、CF1.173和水的混合物中加入1gNaBH4，在超声分散器的机械搅拌下，反应20h，然后将反应后的混合物在真空抽滤下抽滤10小时，200°C烘箱中干燥20小时，剥离过滤介质后便制得CFx电极。
将制备的CFx电极冲成直径为14mm的小圆片作为正极，以金属锂片作为负极，以1MLiPF6/EC-DEC(体积比3：7)作为电解液，装配在电池构型为2016扣式电池中，制得CFx电池。
图1所示为本实施例制得的CFx电极的SEM电镜图。
对本实施例制得的CFx电池进行充放电测试，在3～0V之间放电，放电平台在2.3V左右，在20mA电流放电下，CFx电池的放电容量在860mAh/g左右，如图2所示。
由图2可知，采用本发明制备的CFx电极活性物质载量大，比容量大，具有较大功率。
实施例二
(1)将1mg/ml氧化石墨水溶液100ml与0.1gCF0.8氟化碳粉末在超声分散器振荡下分散24小时；
(2)在100°C下，往氧化石墨、CF0.8和水的混合物中加入1g甲醛，在超声分散器的机械搅拌下，反应20h，然后以滤纸作为过滤介质，将反应后的混合物在真空抽滤下抽滤10小时，200°C烘箱中干燥20小时，剥离滤纸后便制得CFx电极。
将制备的CFx电极冲成直径为14mm的小圆片作为正极，以金属锂片作为负极，以1MLiPF6/EC-DEC(体积比3：7)作为电解液，装配在电池构型为2016扣式电池中，制得CFx电池。
对本实施例制得的CFx电池进行充放电测试，在3～0V之间放电，放电平台在2.3V左右，在500mA电流放电下，CFx电池的放电容量仍在500mAh/g左右。
以上仅仅是本发明的较佳实施例，根据本发明的上述构思，本领域的熟练人员还可以根据实际情况对此作出各种修改和变换。例如，上述材料的选择和组成配比以及电池结构的变化等等。然而，类似的这种变换和修改均属于本发明的范围。

Claims (7)

1.一种柔性一体化CFx电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在分散设备的作用下，将氧化石墨与CFx分散于溶剂中，形成均匀分散的溶胶体或者溶液；
在温度范围为50～100℃的条件下，在所述溶胶体或者溶液中加入还原剂，在分散设备的作用下反应一定时间后，将反应后的混合物过滤、干燥，制得电极。
2.如权利要求1所述的柔性一体化CFx电极的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨和CFx的重量百分比为1︰1～1︰100。
3.如权利要求1所述的柔性一体化CFx电极的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水或者有机溶剂。
4.如权利要求1所述的柔性一体化CFx电极的制备方法，其特征在于，所述CFx为CF1.173氟化碳粉末或者CF0.8氟化碳粉末。
5.如权利要求1所述的柔性一体化CFx电极的制备方法，其特征在于，所述分散设备为超声分散器。
6.如权利要求1所述的柔性一体化CFx电极的制备方法，其特征在于，所述还原剂为NaBH4或者甲醛。
7.如权利要求1所述的柔性一体化CFx电极的制备方法，其特征在于，以滤纸作为过滤介质，将反应后的混合物在真空抽滤下过滤。
CN201210204336.0A 2012-06-20 2012-06-20 一种柔性一体化CFx电极的制备方法 Active CN103515576B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210204336.0A CN103515576B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 一种柔性一体化CFx电极的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210204336.0A CN103515576B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 一种柔性一体化CFx电极的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103515576A CN103515576A (zh) 2014-01-15
CN103515576B true CN103515576B (zh) 2016-01-20

Family

ID=49897942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210204336.0A Active CN103515576B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 一种柔性一体化CFx电极的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103515576B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106229467B (zh) * 2016-09-30 2019-08-06 上海空间电源研究所 一种氟化碳正极极片、包含其的电池及制备方法
CN114975894B (zh) * 2022-06-15 2024-02-20 松山湖材料实验室 一种氟化石墨正极及其制备方法以及电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101877410A (zh) * 2009-04-27 2010-11-03 松下电器产业株式会社 锂一次电池及其制造方法
CN102321254A (zh) * 2011-09-30 2012-01-18 西安交通大学 一种高浓度石墨烯-聚苯胺纳米纤维复合分散液及复合膜的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101877410A (zh) * 2009-04-27 2010-11-03 松下电器产业株式会社 锂一次电池及其制造方法
CN102321254A (zh) * 2011-09-30 2012-01-18 西安交通大学 一种高浓度石墨烯-聚苯胺纳米纤维复合分散液及复合膜的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A flexible graphene/multiwalled carbon nanotube film as a high performance electrode material for supercapacitors;Xiangjun Lu等;《Electrochimica Acta》;20110412;第56卷;第5115-5121页 *
Flexible graphene/MnO2 composite papers for supercapacitor electrodes;Zhangpeng Li等;《Journal of Materials Chemistry》;20110815;第21卷;第14706-14711页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103515576A (zh) 2014-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107221716B (zh) 一种可充电水系锌离子电池
CN104201438B (zh) 一种基于氧化石墨烯-碳纸气体催化电极的锂-空气电池
CN102651484A (zh) 一种兼具锂离子电池和超级电容特征的储能器件
CN101924211A (zh) 一种石墨烯/硅锂离子电池负极材料及制备方法
CN103579605A (zh) 钠离子二次电池及其用的活性物质、正负极及活性物质的制备方法
CN103094628B (zh) 一种高性能的水溶液锂离子电池
CN103441246B (zh) 三维氮掺杂的石墨烯基二氧化锡复合材料的制备方法及其应用
CN112510198B (zh) 一种正极活性材料、水溶液钠离子电池和电子装置
CN103840143A (zh) 一种锂硫电池正极用S/TiO2复合材料的制备方法
CN103247823B (zh) 全固态锂离子电池及其制备方法
CN103972496B (zh) 一种水热耦合喷雾热解制备Co3O4/石墨烯纳米复合电极材料的方法
CN104993105B (zh) 一种锌基复合材料氟化氢氧化锌及其制备方法和应用
CN105047892A (zh) 多孔硅材料、其制备方法与应用
CN105762363B (zh) 一种基于zif配合物的锂离子电池负极材料的制备方法
CN101937994A (zh) 锂离子电池的石墨烯/铝复合负极材料及其制备方法
CN109301191A (zh) 一种新型锂硫电池正极材料及其制备方法
CN107293710A (zh) 过渡金属氧化物/石墨烯复合材料的制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池
CN104701541A (zh) 一种ws2做正极的铝离子电池及其制备方法
CN109473663A (zh) 一种还原氧化石墨烯负载锑的钠离子电池负极材料及其制备方法
CN105470518A (zh) 一种锂硫电池硫正极浆料及其制备方法、锂硫电池的制备方法
CN112028123A (zh) 一种钒酸锰材料的制备方法及其储能应用
CN112290022A (zh) 一种锂离子电池正极补锂添加剂及其制备方法与应用
CN101399120A (zh) 一种新型的混合超级电容器
CN105406071A (zh) 一种高倍率磷酸钒锂正极材料及其制备方法和应用
CN103531789A (zh) 一种铁氧化物-碳纳米管三元复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant