CN108054404A - 一种新型的锂/氟化碳电池 - Google Patents

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万伟华
张亮
陈铤
张红梅
王庆杰
贺焰
张云朋
杨程响
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Abstract

本发明公开了电池技术领域中的一种新型的锂/氟化碳电池，包括有正极、负极、隔膜和电解液，所述正极的活性成分为氟化科琴黑，所述正极还包括粘结剂、导电剂和正极载体，所述负极包括金属锂和负极载体，所述电池隔膜为PP/PE复合膜或PI膜，所述电解液为六氟磷酸锂。本发明利用新型的氟化碳材料，即氟化科琴黑作为正极材料，利用氟化科琴黑自身优异的导电性以及更正的电位，在电池放电时，内阻小，极化现象降低，电池的放电能力明显提高。因此，本发明能够提供电压平台高、能量密度大的一次电池，为延长人体内微型医疗装备、电子产品的使用寿命具有重要意义，具有很好的商业价值。

Description

一种新型的锂/氟化碳电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，特别是一种新型的锂/氟化碳电池。
背景技术
锂原电池具有比能量高、工作温度范围宽、自放电低、贮存寿命长等优点，广泛应用于仪器仪表、电子产品、微型医疗装备等领域。目前实际应用的锂原电池主要有锂/二氧化锰电池、锂/亚硫酰氯电池、锂/氟化碳电池等。在固体正极一次锂电池中，锂/氟化碳电池的理论质量比能量是固体正极系列中最高的，约为2190Wh/kg(锂/亚硫酰氯电池比能量为1470Wh/kg，锂/二氧化锰电池比能量为1005Wh/kg)。由于氟化碳材料稳定，因而锂氟化碳电池高温下容量保持率好，不会衰减。而且锂/氟化碳电池是高能量密度电池，实用比能量可以达到250Wh/kg～700Wh/kg，约为锂/二氧化锰电池的2倍、锂/亚硫酰氯电池的1.5倍，而且电池很容易做到小型化和轻型化。此外该体系电池具有工作电压平稳、自放电率低、贮存寿命长、安全性好、绿色环保等一系列优点，在胶囊内窥镜、起搏器等微型医疗装备方面有广阔的应用前景。目前锂/氟化碳电池存在技术难题是正极材料氟化碳的电压平台低、电子导电性差，特别是大电流下输出能力，使其在很多领域受到限制。
发明内容
本发明意在提出一种新型的锂/氟化碳电池，采用新型氟化科琴黑为正极，以解决现有作为正极材料的氟化碳电压平台低，电子导电性差的问题。
本发明的方案为：一种新型的锂/氟化碳电池，包括有正极、负极、隔膜和电解液，所述正极的活性成分为氟化科琴黑。
本发明的工作原理及有益效果：本发明利用新型的氟化碳材料，即氟化科琴黑作为正极材料，利用氟化科琴黑自身优异的导电性能减小电池工作过程中的内阻，提高工作电压，同时，也有利于减小放电过程中产生的热量，解决锂/氟化碳电池工作过程中温升严重、提高电池能量密度，使得电池的放电能力明显提高，进一步拓展应用领域。因此，本发明能够提供电压平台高、能量密度大的一次电池，为延长人体内微型医疗装备、电子产品的使用寿命具有重要意义，具有很好的商业价值。
进一步的，所述正极还包括粘结剂、导电剂和正极载体所述负极包括金属锂和负极载体，是能量输出的关键组成，所述电池隔膜为PP/PE复合膜或PI膜，既起到隔离正负极又具有较好的离子穿透性，所述电解液为六氟磷酸锂，是内部离子迁移的重要载体。
进一步，所述正极载体为铝载体，在所述铝载体上用粘接剂粘接氟化科琴黑与导电剂形成所述正极，所述粘接剂包括丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠。
进一步，所述负极载体为泡沫镍载体或镍网载体。
进一步，所述电解液包括溶质和溶剂，所述溶质为六氟磷酸锂，所述溶剂为乙烯碳酸酯、二甲基碳酸酯和碳酸甲乙酯。
进一步，所述导电剂为超级碳黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维或者科琴黑中的一种或多种。在放电过程中能形成导电网络，加快电子传输，电池内阻与其密切相关。
附图说明
图1为本发明新型的锂/氟化碳电池的剖面图；
图2为本发明实施例1中新型锂/氟化碳电池的放电曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
本发明的一种新型锂/氟化碳电池，正极包括氟化科琴黑和导电剂，负极是锂带，电解液是六氟磷酸锂(LiPF6)，电池隔膜可以是PP/PE复合膜或者PI隔膜。
参见本发明新型锂/氟化碳电池的剖面图如图1所示，其中1是正极，2是隔膜，3是负极，4是外壳，5是极耳。
实施例1：首先制备氟化科琴黑浆料，按照氟化科琴黑(氟化石墨)、导电剂、粘结剂按照一定比例间隔30min加入到溶剂中，搅拌2min后得到氟化科琴黑(氟化石墨)浆料。
将氟化科琴黑(氟化石墨)浆料均匀涂覆在15μm厚的铝集流体上，得到正极片。其中氟化科琴黑的含量88％，导电剂的种类为导电碳黑或者碳纳米管，导电剂的总含量为5％。粘结剂的种类为丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠，含量为7％。
负极是由集流体与锂带辊压而成，集流体为焊接有引出条的泡沫镍，锂箔的厚度为200μm。
将正极、负极和电池隔膜组装成方形电芯，容量约10Ah。负极片的高度相对正极片高1mm～2mm，隔膜的高度相对负极片高2mm～3mm，方形电芯极耳位于左右两旁。
电解液是溶质为1mol/L的六氟磷酸锂(LiPF6)，溶剂为乙烯碳酸酯(EC)+二甲基碳酸酯(DMC)+碳酸甲乙酯(EMC)的电解液。电解液的注液量为1g/Ah。
将制作好的电池搁置24小时，以倍率0.5C高倍率放电，放电截止电压为1.5V。
图2为锂/氟化石墨电池与锂/氟化科琴黑电池的对比放电曲线图。从图中看出，锂/氟化科琴黑电池较锂/氟化石墨电池的工作平台电压提高锂约0.5V，输出容量接近，电池的比能量提高约20％。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种新型的锂/氟化碳电池，包括有正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于：所述正极的活性成分为氟化科琴黑。
2.根据权利要求1所述的新型的锂/氟化碳电池，其特征在于：所述正极还包括粘结剂、导电剂和正极载体，所述负极包括金属锂和负极载体，所述电池隔膜为PP/PE复合膜或PI膜，所述电解液为六氟磷酸锂。
3.根据权利要求2所述的新型的锂/氟化碳电池，其特征在于：所述正极载体为铝载体，在所述铝载体上用粘接剂粘接氟化科琴黑与导电剂形成所述正极，所述粘接剂包括丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠。
4.根据权利要求2所述的新型的锂/氟化碳电池，其特征在于：所述负极载体为泡沫镍载体或镍网载体。
5.根据权利要求2所述的新型的锂/氟化碳电池，其特征在于：所述电解液包括溶质和溶剂，所述溶质为六氟磷酸锂，所述溶剂为乙烯碳酸酯、二甲基碳酸酯和碳酸甲乙酯。
6.根据权利要求2所述的新型的锂/氟化碳电池，其特征在于：所述导电剂为超级碳黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维或者科琴黑中的一种或多种。
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