CN108565412B - 一种氟化碳混合正极极片及其制备方法 - Google Patents

一种氟化碳混合正极极片及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108565412B
CN108565412B CN201810232242.1A CN201810232242A CN108565412B CN 108565412 B CN108565412 B CN 108565412B CN 201810232242 A CN201810232242 A CN 201810232242A CN 108565412 B CN108565412 B CN 108565412B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fluoride
carbon
mixed
fluoride
organic 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
CN201810232242.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108565412A (zh
Inventor
阳晓霞
杜建平
段征
冯辉
王玉龙
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.)
Tianjin Juyuan New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Tianjin Lishen Battery JSCL
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 Tianjin Lishen Battery JSCL filed Critical Tianjin Lishen Battery JSCL
Priority to CN201810232242.1A priority Critical patent/CN108565412B/zh
Publication of CN108565412A publication Critical patent/CN108565412A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108565412B publication Critical patent/CN108565412B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • 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
    • 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
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • 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
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/5835—Comprising fluorine or fluoride salts

Abstract

本发明公开的一种氟化碳混合正极极片，包括铝箔；所述铝箔的顶面和底面分别涂覆有一层正极活性物质涂层；所述正极活性物质涂层为采用由氟化碳和金属氧化物组成的混合材料涂覆形成的涂层。此外，本发明还公开了一种氟化碳混合正极极片的制备方法。本发明公开的一种氟化碳混合正极极片及其制备方法，可以有效解决氟化碳材料表面能低、疏水性强带来的水性体系无法混浆的问题，能够将氟化碳材料和金属氧化物均匀混入水溶剂中形成正极活性物质浆料并保证正极活性物质浆料具有的固含量，显著提升了由氟化碳正极极片所制备的电池的导电性能，大幅度提高氟化碳锂一次电池的整体性能，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景。

Description

一种氟化碳混合正极极片及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种氟化碳混合正极极片及其制备方法。
背景技术
目前，氟化碳锂一次电池是一种固体正极锂一次电池，由于其理论质量比能量达到2180Wh/kg，是正极系列中最高的，具有良好的高温性能和安全性能，放电平台高且平稳、自放电率低，一直受到极大的关注。
但是，由于氟化碳材料导电性差，导致该体系的电池倍率和低温性能很差，为了解决这一问题，最好的方法是将氟化碳与具有一定电化学活性且倍率性能好的金属氧化物进行混合。其中，由于氟化碳材料和二氧化锰等金属氧化物的物性特性(如密度、亲水性等)差异很大，很难将其混合均匀，因此国内外都主要将其采用传统的工艺制备成厚电极，并应用于放电倍率低于0.2C(5小时率放电)的用电设备中。
目前，虽然经过长时间的技术研发，但是还没有一种方法，其可以有效解决氟化碳材料表面能低、疏水性强带来的水性体系无法混浆的问题，无法将氟化碳材料和金属氧化物混入水溶剂中形成正极活性物质浆料并保证正极活性物质浆料具有的固含量，严重影响了由氟化碳正极极片所制备的电池的导电性能。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以有效解决氟化碳材料表面能低、疏水性强带来的水性体系无法混浆的问题，能够将氟化碳材料和金属氧化物混入水溶剂中形成正极活性物质浆料并保证正极活性物质浆料具有的固含量，显著提升了由氟化碳正极极片所制备的电池的导电性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种氟化碳混合正极极片及其制备方法，可以有效解决氟化碳材料表面能低、疏水性强带来的水性体系无法混浆的问题，能够将氟化碳材料和金属氧化物均匀混入水溶剂中形成正极活性物质浆料并保证正极活性物质浆料具有的固含量，显著提升了由氟化碳正极极片所制备的电池的导电性能，大幅度提高氟化碳锂一次电池的整体性能，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种氟化碳混合正极极片，包括铝箔；所述铝箔的顶面和底面分别涂覆有一层正极活性物质涂层；
所述正极活性物质涂层为采用由氟化碳和金属氧化物组成的混合材料涂覆形成的涂层。
其中，所述氟化碳包括氟化石墨、氟化石墨烯、氟化碳纤维、氟化碳纳米管、氟化碳微球、氟化活性炭、氟化碳炭黑和氟化竹炭中的一种或多种。
其中，所述氟化碳中氟原子和碳原子的数量比为(0.3～1.5)：1。
其中，所述金属氧化物包括二氧化镍NiO2、钴酸镍NiCo2O4、氧化铜CuO、二氧化锰MnO2、氧化钴CoO、三氧化二钴Co2O3和四氧化三钴Co3O4中的一种或多种。
其中，所述氟化碳和金属氧化物之间的重量比为90:10～1:99。
此外，本发明还提供了一种氟化碳混合正极极片的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将氟化碳粉体与有机溶剂混合，搅拌均匀后得到经过有机溶剂浸润处理的粉料；
第二步：将导电剂和第一粘结剂混合，加入去离子水(作为溶剂)搅拌均匀，得到导电混合胶液；
第三步：在所述经有机溶剂浸润处理的粉料中加入预设重量百分比的所述导电混合胶液，并充分搅拌；
第四步：继续将金属氧化物分多次逐步加入所述经有机溶剂浸润处理的粉料中，并充分搅拌；
第五步：继续将所述导电混合胶液的剩余部分分多次逐步加入所述经有机溶剂浸润处理的粉料中，并充分搅拌；
第六步：继续加入第二粘结剂，得到分散好的混合浆料；
第七步：将所述混合浆料均匀涂覆到铝箔外表面(铝箔为正极集流体，具体采用现有的涂覆设备)，经烘干后，获得所述氟化碳混合正极极片。
其中，所述有机溶剂包括：酒精、丙酮、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮NMP、碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC和碳酸二甲酯DMC中的一种或多种。
其中，在第一步中，所述有机溶剂与氟化碳粉体之间的重量比为(0.05～0.5)：1。
其中，所述氟化碳包括氟化石墨、氟化石墨烯、氟化碳纤维、氟化碳纳米管、氟化碳微球、氟化活性炭、氟化碳炭黑和氟化竹炭中的一种或多种；
所述氟化碳中氟原子和碳原子的数量比为(0.3～1.5)：1；
所述金属氧化物包括二氧化镍NiO2、钴酸镍NiCo2O4、氧化铜CuO、二氧化锰MnO2、氧化钴CoO、三氧化二钴Co2O3和四氧化三钴Co3O4中的一种或多种。
其中，所述氟化碳粉体和金属氧化物之间的重量比为90:10～1:99；
所述第一粘结剂包括羧甲基纤维素钠(CMC)、聚丙烯酸酯(PAA)和聚丙烯腈中的一种或多种；
所述导电剂包含炭黑、科琴黑、活性炭、碳纳米管CNT、碳纤维VGCF、石墨烯Graphene和石墨类导电剂中的至少一种；
所述第二粘结剂包括丁苯胶乳SBR、羧甲基纤维素钠CMC、聚酰亚胺PI、聚丙烯酸酯PAA、改性聚丙烯酸酯和聚丙烯腈中的一种或多种；
所述分散好的混合浆料的固含量为20％～70％，浆料粘度为1000cp～20000cp。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种氟化碳混合正极极片及其制备方法，其可以有效解决氟化碳材料表面能低、疏水性强带来的水性体系无法混浆的问题，能够将氟化碳材料和金属氧化物均匀混入水溶剂中形成正极活性物质浆料并保证正极活性物质浆料具有的固含量，显著提升了由氟化碳正极极片所制备的电池的导电性能，大幅度提高氟化碳锂一次电池的整体性能，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种氟化碳混合正极极片的制备方法的流程图；
图2为运用本发明提供的氟化碳混合正极极片的制备方法的制备方法，在实施例中制成的氟化碳混合正极极片所组装成的电池的外观结构示意图；
图3为运用本发明提供的氟化碳混合正极极片的制备方法的制备方法，在实施例中制成的氟化碳混合正极极片所组装成的电池在拿掉外壳后的外观结构示意图；
图4为运用本发明提供的氟化碳混合正极极片的制备方法的制备方法，在实施例中制成的氟化碳混合正极极片所组装成的电池中，正极片、负极片和隔膜的卷绕位置关系示意图；
图5为运用本发明提供的氟化碳混合正极极片的制备方法的制备方法，在实施例中制成的氟化碳混合正极极片所组装成的电池中正极片的结构示意图；
图6为运用本发明提供的氟化碳混合正极极片的制备方法的制备方法，在实施例中制成的氟化碳混合正极极片所组装成的电池中负极片的结构示意图；
图7为运用本发明提供的氟化碳混合正极极片的制备方法的制备方法，在实施例中制成的氟化碳混合正极极片所组装成的电池，在室温下以0.4A恒流放电所得到的放电曲线示意图；
图8为运用本发明提供的氟化碳混合正极极片的制备方法的制备方法，在实施例中制成的氟化碳混合正极极片所组装成的电池，在室温下以1.0A恒流放电所得到的放电曲线示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了一种氟化碳混合正极极片，包括铝箔(作为正极集流体)；
所述铝箔的顶面和底面分别涂覆有一层正极活性物质涂层；
所述正极活性物质涂层为采用由氟化碳和金属氧化物组成的混合材料(即作为正极活性物质)涂覆形成的涂层。
在本发明中，具体实现上，所述氟化碳包括氟化石墨、氟化石墨烯、氟化碳纤维、氟化碳纳米管、氟化碳微球、氟化活性炭、氟化碳炭黑和氟化竹炭中的一种或多种。
具体实现上，所述氟化碳中氟原子和碳原子的数量比(即F和C的原子比)优选为(0.3～1.5)：1。
在本发明中，具体实现上，所述金属氧化物是具有电化学活性的物质，可以包括二氧化镍NiO2、钴酸镍NiCo2O4、氧化铜CuO、二氧化锰MnO2、氧化钴CoO、三氧化二钴Co2O3和四氧化三钴Co3O4中的一种或多种。
在本发明中，具体实现上，所述氟化碳和金属氧化物之间的重量比为90:10～1:99。
此外，参见图1，本发明还提供的一种氟化碳混合正极极片的制备方法，用于制备上述本发明提供的氟化碳混合正极极片，该方法具体包括以下步骤：
第一步：将氟化碳粉体与有机溶剂混合，搅拌均匀后得到经过有机溶剂浸润处理的粉料；
第二步：将导电剂和第一粘结剂混合，加入去离子水(作为溶剂)搅拌均匀，得到导电混合胶液；
第三步：在所述经有机溶剂浸润处理的粉料中加入预设重量百分比的所述导电混合胶液，并充分搅拌；
第四步：继续将金属氧化物分多次逐步加入所述经有机溶剂浸润处理的粉料中，并充分搅拌；
第五步：继续将所述导电混合胶液的剩余部分分多次逐步加入所述经有机溶剂浸润处理的粉料中，并充分搅拌；
第六步：继续加入第二粘结剂，得到分散好的混合浆料；
第七步：将所述混合浆料均匀涂覆到铝箔外表面(铝箔为正极集流体，具体采用现有的涂覆设备)，经烘干后，获得所述氟化碳混合正极极片。
在本发明中，具体实现上，所述有机溶剂包括：酒精、丙酮、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)中的一种或多种。
具体实现上，在第一步中，所述有机溶剂与氟化碳粉体之间的重量比为(0.05～0.5)：1。
在本发明中，具体实现上，由氟化碳和金属氧化物一起组成正极活性物质。
在本发明中，具体实现上，所述氟化碳包括氟化石墨、氟化石墨烯、氟化碳纤维、氟化碳纳米管、氟化碳微球、氟化活性炭、氟化碳炭黑和氟化竹炭中的一种或多种。
具体实现上，所述氟化碳中氟原子和碳原子的数量比(即F和C的原子比)优选为(0.3～1.5)：1。
在本发明中，具体实现上，所述金属氧化物是具有电化学活性的物质，可以包括二氧化镍NiO2、钴酸镍NiCo2O4、氧化铜CuO、二氧化锰MnO2、氧化钴CoO、三氧化二钴Co2O3和四氧化三钴Co3O4中的一种或多种。
在本发明中，具体实现上，所述氟化碳粉体和金属氧化物之间的重量比为90:10～1:99。
在本发明中，具体实现上，用于搅拌的搅拌设备优选为行星式搅拌机，所述行星式搅拌机包括含慢转大桨和快转高速分散桨，所述慢转大桨的速度为10rpm～30rpm(转/分钟)，所述快转高速分散桨的速度为1000rpm～4000rpm，所述充分搅拌的总时间为1～20h(小时)。
在本发明中，具体实现上，在第二步中，所述第一粘结剂包括羧甲基纤维素钠(CMC)、聚丙烯酸酯(PAA)和聚丙烯腈中的一种或多种。
在本发明中，具体实现上，在第二步中，所述导电剂可以包含炭黑、科琴黑、活性炭、碳纳米管CNT、碳纤维VGCF、石墨烯Graphene和石墨类导电剂中的至少一种。
在本发明中，具体实现上，在第六步中，所述第二粘结剂包括丁苯胶乳(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚酰亚胺PI、聚丙烯酸酯(PAA)、改性聚丙烯酸酯和聚丙烯腈中的一种或多种。
在本发明中，具体实现上，所述多次逐步加入的次数优选为2～5次。
在本发明中，具体实现上，在第六步中，所述分散好的混合浆料的固含量为20％～70％，浆料粘度为1000cp～20000cp(厘泊)。
在本发明中，具体实现上，在第七步中，所述氟化碳混合正极极片在经过碾压后，其厚度优选为50μm～300μm。
基于上述本发明制备获得的氟化碳混合正极极片，本发明还提供了一种电池，该电池包括正极片和负极片，所述正极片和负极片之间设置有隔膜；
其中，所述正极片为所述氟化碳混合正极极片，所述电池的负极片为导电的金属或合金，所述隔膜为多孔聚合物膜。
需要说明的是，对于本发明，可以继续对所获得的氟化碳混合正极极片进行碾压、裁切，获得作为电池的正极片，并采用金属或合金作为电池的负极片，多孔聚合物膜作为隔膜，来装配成电池。
在本发明中，具体实现上，所述金属包括锂、钠或镁，所述合金包括含锂、钠或镁的合金。
在本发明中，具体实现上，所述多孔聚合物隔膜，其材质包括聚乙烯PE、聚丙烯PP或聚酰亚胺PI，即所述多孔聚合物隔膜优选为采用乙烯PE、聚丙烯PP或聚酰亚胺PI制成的多层复合隔膜，以及还可以包括以上述隔膜为基体且表面涂覆粘结剂或陶瓷涂层等功能涂层的复合型隔膜。
在本发明中，具体实现上，所述电池的结构为叠片式或卷绕式。
下面结合具体的实施例，来说明根据本发明提供的一种氟化碳混合正极极片的制备方法，制备本发明提供的氟化碳混合正极极片的具体过程，以及所制备的氟化碳混合正极极片以及组装的电池的优越性。
参见图2至图6所示，在实施例中，本发明制备的一种圆柱型锂一次电池由极组1、外壳2、盖子3、电解液组成，其中极组1是由隔膜4、正极片5、负极片9、负极极耳10、终止胶带11组成，正极片5由集流体6、正极涂层7和正极极耳8构成。
本实施例的所述电池采用以下方法制备而成：
第一步：制作氟化碳混合正极极片：
首先，进行氟化碳粉体的配比：将氟化石墨(CF)、二氧化锰(MnO2)、导电剂导电炭黑SP、导电剂乙炔黑AB、粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC)和丁苯橡胶(SBR)按照54:36:2:3:2:3的重量比进行配合。
然后，进行浆料制备：将0.2kg的碳酸丙烯酯(PC，作为有机溶剂)加入1.2kg氟化碳粉中，采用行星式混浆设备进行混合，调整大桨转速为15rpm，分散时间60min。
同时，采用行星式混浆设备将0.044kg的CMC与2.886kg的去离子水混合制备得到固含量为15％的CMC水混合液，然后加入0.044kg的导电剂导电炭黑SP、0.066kg的乙炔黑AB，调整大桨转速为15rpm，快速分散浆转速为2000rpm，分散时间60min，获得导电混合胶液。
将导电混合胶液的三分之一加入之前制得的氟化碳与PC的混合物中，调整转速为大桨15rpm，分散30min；然后加入0.4kgMnO2粉(1/2粉重)，调整转速为大桨15rpm，分散30min；再将剩余导电混合胶液的一半加入其中，继续分散30min；将另外的0.4kg MnO2粉加入其中，采用相同转速继续分散30min；最后，将剩余的导电混合胶液全部加入，调整转速为大桨15rpm，分散10min，然后将大桨转速调整为15rpm、开启快速分散浆转速为2000rpm，分散60min；接下来加入适量去离子水调整浆料粘度在15000cp以下；最后，再加入0.132kg的、固含量为50％的丁苯胶乳SBR水混合液(第二粘结剂)，开启大桨转速为15rpm，分散30min，完成浆料制备；
接着，进行电极涂覆：以15μm厚的铝箔为正极集流体，将所述混合浆料以单面11.5mg/cm2的涂覆量均匀涂覆在铝箔的两面，分两段涂覆，每段长度都为410mm，两段涂覆间隔为15mm，两面的涂覆长度相同；然后经碾压和剪切加工成121μm厚度、58mm宽度的正极片，并在两段粉料中间的铝箔上焊接正极极耳(优选材质为铝，厚度为0.07mm、宽度为4mm)，其结构示意图如图5所示；采用150℃烘干12小时，制得正极片；
第二步：制作负极片：采用0.08mm厚、880mm长、58mm款的金属锂片作为负极集流体，并在负极集流体的两端分别压合1个负极极耳(材质为铜，尺寸为0.07mm厚×4mm宽)，其结构示意图如图6所示，制得负极片；
第三步：制作电池极组：采用20μm厚的聚丙烯(PP)薄膜作为正极片、负极片的隔膜，然后卷绕成直径约为16.8mm的圆柱型电池极组，以隔膜收尾，在收尾处居中粘贴一个长方形终止胶带，所述电池极组的结构示意图如图2、图3、图4所示；
第四步：电池组装：将所制得的电池极组装入外径为18mm、内径为17.7mm的圆柱型不锈钢外壳中，将负极极耳与外壳的底部焊接，加入上垫片，将正极极耳与顶盖中的铝片焊接在一起；然后滚槽、注液、封口，完成电池组装；
第五步：静置老化：将上述制得的电池在45℃温度下静置5天，测量电池开路电压，开路电压为3.2V～3.5V的电池为良品；
第六步：放电测试：先后采用上述方法制备获得六只电池，并将六只电池分别编号为1#、2#、3#、4#、5#、6#。在室温条件下，将编号为1#、2#、3#的三只电池以0.4安培(A)恒流放电，截止电压1.5V，放电结果如图7所示；将编号为4#、5#、6#的另外三只电池以1安培(A)恒流放电，截止电压1.5V，放电结果如图8所示。
从图7和图8的放电曲线可看出：采用本方法制备的氟化碳混合正极极片所组装的编号为1#、2#、3#、4#、5#、6#的六只电池，在室温下以0.4A、1A放电，都没有出现电压滞后现象，由于混合了倍率性能优异的MnO2电池的初始放电平台明显提高，0.4A、1A放电的初始电压分别达2.67V、2.58V；电池在两个倍率下放电的一致性都非常好，编号为1#、2#、3#的三只电池以0.4A电流进行放电后的容量分别为5.097Ah、5.123Ah、5.130Ah；编号为4#、5#、6#的三只电池以1.0A电流进行放电后的容量分别为5.158Ah、5.122Ah、5.174Ah，且电压平台也非常一致。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供的氟化碳混合正极极片的制备方法，其通过预先采用对氟化碳材料亲和性好的有机溶剂来对氟化碳进行了浸润处理，将难以分散均匀的导电剂与粘结剂也进行了预混合，从而得到导电混合胶液，在制备过程中，通过将密度大的金属氧化物分布加入到密度低的氟化碳活性物质中，同时分步加入导电胶液，采用强力的搅拌结合高速的剪切分散混浆方式，来进行充分的混合，最终获得的混合浆料具有各组份分散均匀、固含量高的特点。此外，采用该方法制备的氟化碳混合正极极片所装配成的电池具有无电压滞后、大倍率放电性能优异、且性能一致性好的特性。
对于本发明提供的制备方法，其能够将表面能极低、极难在水溶剂中分散的氟化碳材料与金属氧化物一起在水溶剂体系中实现了良好的混合与分散，不仅操作简单、环保、生产成本低、而且还可以可直接采用常规锂电池生产设备实现大规模生产，具有非常高的工业和商业价值。
因此，基于上面的表述可知，与现有技术相比较，本发明提供的一种氟化碳混合正极极片及其制备方法，可以有效解决氟化碳材料表面能低、疏水性强带来的水性体系无法混浆的问题，能够将氟化碳材料和金属氧化物均匀混入水溶剂中形成正极活性物质浆料并保证正极活性物质浆料具有的固含量，显著提升了由氟化碳正极极片所制备的电池的导电性能，大幅度提高氟化碳锂一次电池的整体性能，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种氟化碳混合正极极片，其特征在于，包括铝箔；
所述铝箔的顶面和底面分别涂覆有一层正极活性物质涂层；
所述正极活性物质涂层为采用由氟化碳和金属氧化物组成的混合材料涂覆形成的涂层；
其中，所述氟化碳混合正极极片的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将氟化碳粉体与有机溶剂混合，搅拌均匀后得到经过有机溶剂浸润处理的粉料；
第二步：将导电剂和第一粘结剂混合，加入作为溶剂的去离子水搅拌均匀，得到导电混合胶液；
第三步：在所述经有机溶剂浸润处理的粉料中加入预设重量百分比的所述导电混合胶液，并充分搅拌；
第四步：继续将金属氧化物分多次逐步加入所述经有机溶剂浸润处理的粉料中，并充分搅拌；
第五步：继续将所述导电混合胶液的剩余部分分多次逐步加入所述经有机溶剂浸润处理的粉料中，并充分搅拌；
第六步：继续加入第二粘结剂，得到分散好的混合浆料；
第七步：采用现有的涂覆设备，将所述混合浆料均匀涂覆到铝箔外表面，铝箔为正极集流体，经烘干后，获得所述氟化碳混合正极极片；
其中，氟化碳和金属氧化物之间的重量比为90:10～1:99；
所述正极活性物质涂层的混合材料，还包括导电剂、有机溶剂、第一粘结剂和第二粘结剂；
其中，导电剂包含炭黑、科琴黑、活性炭、碳纳米管CNT、碳纤维VGCF、石墨烯Graphene和石墨类导电剂中的至少一种；
所述第一粘结剂包括羧甲基纤维素钠CMC、聚丙烯酸酯PAA和聚丙烯腈中的一种或多种；
所述第二粘结剂包括丁苯胶乳SBR、羧甲基纤维素钠CMC、聚酰亚胺PI、聚丙烯酸酯PAA、改性聚丙烯酸酯和聚丙烯腈中的一种或多种；
所述有机溶剂包括：酒精、丙酮、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮NMP、碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC和碳酸二甲酯DMC中的一种或多种；
其中，所述分散好的混合浆料的固含量为20％～70％，浆料粘度为1000cp～20000cp。
2.如权利要求1所述的氟化碳混合正极极片，其特征在于，所述氟化碳包括氟化石墨、氟化石墨烯、氟化碳纤维、氟化碳纳米管、氟化碳微球、氟化活性炭、氟化碳炭黑和氟化竹炭中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的氟化碳混合正极极片，其特征在于，所述氟化碳中氟原子和碳原子的数量比为(0.3～1.5)：1。
4.如权利要求1所述的氟化碳混合正极极片，其特征在于，所述金属氧化物包括二氧化镍NiO2、钴酸镍NiCo2O4、氧化铜CuO、二氧化锰MnO2、氧化钴CoO、三氧化二钴Co2O3和四氧化三钴Co3O4中的一种或多种。
5.一种用于生产权利要求1所述氟化碳混合正极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：将氟化碳粉体与有机溶剂混合，搅拌均匀后得到经过有机溶剂浸润处理的粉料；
第二步：将导电剂和第一粘结剂混合，加入作为溶剂的去离子水搅拌均匀，得到导电混合胶液；
第三步：在所述经有机溶剂浸润处理的粉料中加入预设重量百分比的所述导电混合胶液，并充分搅拌；
第四步：继续将金属氧化物分多次逐步加入所述经有机溶剂浸润处理的粉料中，并充分搅拌；
第五步：继续将所述导电混合胶液的剩余部分分多次逐步加入所述经有机溶剂浸润处理的粉料中，并充分搅拌；
第六步：继续加入第二粘结剂，得到分散好的混合浆料；
第七步：采用现有的涂覆设备，将所述混合浆料均匀涂覆到铝箔外表面，铝箔为正极集流体，经烘干后，获得所述氟化碳混合正极极片；
其中，所述氟化碳粉体和金属氧化物之间的重量比为90:10～1:99；
所述第一粘结剂包括羧甲基纤维素钠CMC、聚丙烯酸酯PAA和聚丙烯腈中的一种或多种；
所述导电剂包含炭黑、科琴黑、活性炭、碳纳米管CNT、碳纤维VGCF、石墨烯Graphene和石墨类导电剂中的至少一种；
所述第二粘结剂包括丁苯胶乳SBR、羧甲基纤维素钠CMC、聚酰亚胺PI、聚丙烯酸酯PAA、改性聚丙烯酸酯和聚丙烯腈中的一种或多种；
所述分散好的混合浆料的固含量为20％～70％，浆料粘度为1000cp～20000cp。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括：酒精、丙酮、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮NMP、碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC和碳酸二甲酯DMC中的一种或多种。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在第一步中，所述有机溶剂与氟化碳粉体之间的重量比为(0.05～0.5)：1。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氟化碳包括氟化石墨、氟化石墨烯、氟化碳纤维、氟化碳纳米管、氟化碳微球、氟化活性炭、氟化碳炭黑和氟化竹炭中的一种或多种；
所述氟化碳中氟原子和碳原子的数量比为(0.3～1.5)：1；
所述金属氧化物包括二氧化镍NiO2、钴酸镍NiCo2O4、氧化铜CuO、二氧化锰MnO2、氧化钴CoO、三氧化二钴Co2O3和四氧化三钴Co3O4中的一种或多种。
CN201810232242.1A 2018-03-21 2018-03-21 一种氟化碳混合正极极片及其制备方法 Active CN108565412B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810232242.1A CN108565412B (zh) 2018-03-21 2018-03-21 一种氟化碳混合正极极片及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810232242.1A CN108565412B (zh) 2018-03-21 2018-03-21 一种氟化碳混合正极极片及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108565412A CN108565412A (zh) 2018-09-21
CN108565412B true CN108565412B (zh) 2020-09-25

Family

ID=63532975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810232242.1A Active CN108565412B (zh) 2018-03-21 2018-03-21 一种氟化碳混合正极极片及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108565412B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109830687B (zh) * 2018-12-30 2021-11-19 武汉昊诚锂电科技股份有限公司 锂-亚硫酰氯电池正极和粉方法
CN110172260B (zh) * 2019-06-24 2021-05-28 四川大学 一种轻质电磁屏蔽密封材料及其制备方法和应用
CN111509221B (zh) * 2020-04-24 2022-12-13 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种倍率型水系正极浆料、其制备方法、得到的极片和电池、及电池的用途
CN111769253B (zh) * 2020-06-29 2022-07-19 天津力神电池股份有限公司 一种电池正极片、软包装锂氟化碳一次电池及其制备方法
CN111952584B (zh) * 2020-07-13 2022-07-08 深圳市秸川材料科技有限公司 一种锂电池
CN112599716B (zh) * 2020-12-16 2022-06-14 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种氟化碳基极片及其制备方法和用途
CN113097457A (zh) * 2021-03-26 2021-07-09 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种高稳定性氟化碳水系浆料及其制备方法
CN113224294B (zh) * 2021-04-29 2023-03-07 深圳中科瑞能实业有限公司 一种双离子电池正极配方及应用
CN113285067B (zh) * 2021-05-14 2023-06-16 西北核技术研究所 一种锂一次电池用正极复合材料及其制备方法
CN113745462A (zh) * 2021-09-08 2021-12-03 四川朗晟新能源科技有限公司 一种锂电池正极材料及其制备方法
CN114899371B (zh) * 2022-04-29 2024-03-19 深圳市德方纳米科技股份有限公司 一种低含水量正极材料及其制备方法和锂离子电池
CN117393786B (zh) * 2023-12-11 2024-02-23 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种高比能海水电池及制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009014845A2 (en) * 2007-06-28 2009-01-29 Ultralife Corporation High capacity and high rate lithium cells with cfx-mno2 hybrid cathode
CN104538650A (zh) * 2014-12-25 2015-04-22 贵州梅岭电源有限公司 一种改性的锂/氟化碳电池
CN106328920A (zh) * 2016-10-31 2017-01-11 惠州巨能科技有限公司 一种电池的正极极片及所得的锂电池
CN107316988A (zh) * 2017-05-16 2017-11-03 中国航发北京航空材料研究院 一种用于锂氟化碳电池的复合正极材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009014845A2 (en) * 2007-06-28 2009-01-29 Ultralife Corporation High capacity and high rate lithium cells with cfx-mno2 hybrid cathode
CN104538650A (zh) * 2014-12-25 2015-04-22 贵州梅岭电源有限公司 一种改性的锂/氟化碳电池
CN106328920A (zh) * 2016-10-31 2017-01-11 惠州巨能科技有限公司 一种电池的正极极片及所得的锂电池
CN107316988A (zh) * 2017-05-16 2017-11-03 中国航发北京航空材料研究院 一种用于锂氟化碳电池的复合正极材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
添加氟化碳的二氧化锰正极制备工艺;陈笛 等;《电源技术》;20130630;第37卷;第973-975页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108565412A (zh) 2018-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108565412B (zh) 一种氟化碳混合正极极片及其制备方法
CN108417777B (zh) 一种多孔三元复合正极片及其制备方法及其应用
CN108232156B (zh) 一种固态电池用的硅碳复合负极及其制备方法
CN103887514B (zh) 一种锂离子电池正极浆料的制备方法
CN101174685A (zh) 一种锂离子电池正极或负极极片及其涂布方法
CN102340027B (zh) 一种高能量密度的锂离子电池
CN108075125A (zh) 一种石墨烯/硅碳负极复合材料及其制备方法和应用
CN111916678A (zh) 一种高比能锂电池电极及其干法制备方法和锂电池
CN109859951A (zh) 一种碳基复合负极材料及其制备方法以及一种化学电源及其制备方法
CN109119632A (zh) 正极浆料、正极片及锂离子电池
CN113113560A (zh) 预锂化电极及其制备方法和锂离子电池
CN112349900A (zh) 一种负极极片及含有该极片的锂离子电池
WO2023184871A1 (zh) 复合正极材料及其制备方法和应用
CN113013395A (zh) 一种正极材料及其制备方法和应用
KR101170172B1 (ko) 리튬 2차전지용 정극합재도료의 제작방법 및 리튬2차전지용 정극
CN112164769A (zh) 一种基于聚酰亚胺基电极粘结剂的硅基负极材料的制备方法
CN113889596A (zh) 一种氮掺杂硬碳包覆人造石墨复合材料的制备方法
CN111009692A (zh) 一种锂离子电池的制作方法及锂离子电池
CN111029559A (zh) 钛酸锂电池及其制备方法
CN108155384B (zh) 一种无机粘结剂锂离子电池
CN114122406B (zh) 石墨烯改性磷酸铁锂的制备方法及磷酸铁锂电池
EP4340073A1 (en) Composite binder, negative electrode slurry, silicon negative electrode plate, and lithium-ion battery
CN114204035A (zh) 一种纤维素支撑的固态电解质膜及其制备方法和应用
CN112038642A (zh) 锂离子电池正极浆料及其制备方法和应用
CN114695942A (zh) 一种21700锂离子电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230313

Address after: 300000 No.38 Haitai South Road, Huayuan Industrial Zone (outside the ring), High-tech Zone, Binhai New Area, Tianjin

Patentee after: Tianjin Juyuan New Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 300384 Tianjin Xiqing District Binhai hi tech Industrial Development Zone (outer ring) 38 Haitai South Road

Patentee before: TIANJIN LISHEN BATTERY JOINT-STOCK Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right