RU2464673C1 - Method to produce fluoridated carbon material - Google Patents

Method to produce fluoridated carbon material Download PDF

Info

Publication number
RU2464673C1
RU2464673C1 RU2011123690/07A RU2011123690A RU2464673C1 RU 2464673 C1 RU2464673 C1 RU 2464673C1 RU 2011123690/07 A RU2011123690/07 A RU 2011123690/07A RU 2011123690 A RU2011123690 A RU 2011123690A RU 2464673 C1 RU2464673 C1 RU 2464673C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon material
fullerene
carbon
mixture
fluoridated
Prior art date
Application number
RU2011123690/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Павлович Пониматкин (RU)
Владимир Павлович Пониматкин
Наталья Владимировна Полякова (RU)
Наталья Владимировна Полякова
Владимир Александрович Вульф (RU)
Владимир Александрович Вульф
Original Assignee
Владимир Павлович Пониматкин
Наталья Владимировна Полякова
Владимир Александрович Вульф
Миронов Владимир Васильевич
Василевский Геннадий Болеславович
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 Владимир Павлович Пониматкин, Наталья Владимировна Полякова, Владимир Александрович Вульф, Миронов Владимир Васильевич, Василевский Геннадий Болеславович filed Critical Владимир Павлович Пониматкин
Priority to RU2011123690/07A priority Critical patent/RU2464673C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2464673C1 publication Critical patent/RU2464673C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: method to produce a fluoridated carbon material (FCM) includes thermal treatment of a carbon material with a reaction gas, containing fluorine and (52) vol. % of fluoric hydrogen, taken at the ratio with inert gas (220)-(8098) vol.% accordingly, and treatment is carried out under pressure of 20100 kPa, at the same time the carbon material is fullerene C60, treatment is carried out at the temperature of 240C for 7 hours, and the produced fluoridated carbon represents a mixture of polyfluorofullerenes, and has a chemical composition C60Fn, where n is equal to 18, 36, 44, 48. The carbon material may be a mixture of fullerenes C60 and C70, containing 10% of fullerene C70, fluoridation is carried out at the temperature of 245C for 10 hours, the produced fluoridated carbon represents a mixture of polyfluorofullerenes C60Fn, where n is equal to 18, 36, 44, and C70Fn, where n is equal to 46, 52. The carbon material may be fullerene soot saturated with fullerenes C60, C70, the total content of which makes 5-15%, treatment is carried out at the temperature of 230350C for 7-15 hours, and the produced fluoridated carbon represents a mixture of fluoridated soot with the composition (CF0.95)n and polyfluorofullerenes C60P1844 and C70F46-52. ^ EFFECT: production of high-technology fluoridated nanocarbon materials. ^ 3 cl, 2 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к химическим источникам тока и касается получения фторированного углеродного материала для положительных электродов первичных литиевых источников тока, а именно полифторфуллеренов формулы C60Fn, фторированной фуллереновой сажи и может быть использован для тонкопленочных покрытий, водоотталкивающих красок, нанокомпозитов, как антифрикционная противоизносная добавка в масла и консистентные смазки.The invention relates to chemical current sources and relates to the production of fluorinated carbon material for positive electrodes of primary lithium current sources, namely polyfluorofullerenes of the formula C 60 F n , fluorinated fullerene soot and can be used for thin-film coatings, water-repellent paints, nanocomposites, as an anti-friction anti-wear additive oils and greases.

Известен способ получения фторида фуллерена путем твердофазного фторирования фуллерена C60 трифторидом марганца MnF3 при температуре 330°C в течение 24 часов. Основным продуктом фторирования был фторид фуллерена C60F36 с незначительной примесью C60F34 и C60F36O.A known method of producing fullerene fluoride by solid-phase fluorination of fullerene C 60 with manganese trifluoride MnF 3 at a temperature of 330 ° C for 24 hours. The main fluorination product was fullerene fluoride C 60 F 36 with a slight admixture of C 60 F 34 and C 60 F 36 O.

Недостатками способа являются низкий, до 30%, выход продукта, селективность метода получения фторида фуллерена определенного состава.The disadvantages of the method are low, up to 30%, product yield, selectivity of the method for producing fullerene fluoride of a certain composition.

O.V.Boltalina, A.Ya.Borschevsky, L.N.Sidorov, J.M.Strit, R.Tailor, Preparation оf C60F36 and C70F36/38/40.OVBoltalina, A.Ya.Borschevsky, LNSidorov, JMStrit, R. Tailor, Preparation оf C 60 F 36 and C 70 F 36/38/40 .

Известен способ получения фторида фуллерена путем фторирования фуллерена C60 молекулярным фтором в матрице фторида натрия NaF, который заключается в длительном двухстадийном фторировании смеси фуллерена с фторидом натрия в проточном реакторе. Продукты первой стадии, полученные при температуре 250°C в течение 20 часов, экстрагировались с помощью CFCL3, смешивались с новой порцией NaF и далее фторировали при 275°C в течение 30 часов. Основным продуктом был фторид фуллерена C60F48, его выход составил 56%. Недостатки способа в большой длительности фторирования, низком выходе продукта, необходимости решения проблемы отделения матрицы от продуктов фторирования, селективность.A known method of producing fullerene fluoride by fluorination of fullerene C 60 molecular fluoride in a matrix of sodium fluoride NaF, which consists in long-term two-stage fluorination of a mixture of fullerene with sodium fluoride in a flow reactor. The products of the first stage, obtained at a temperature of 250 ° C for 20 hours, were extracted with CFCL 3 , mixed with a new portion of NaF and then fluorinated at 275 ° C for 30 hours. The main product was fullerene fluoride C 60 F 48 , its yield was 56%. The disadvantages of the method in the long duration of fluorination, low yield, the need to solve the problem of separation of the matrix from fluorination products, selectivity.

Известен способ прямого фторирования нанодисперсных материалов - нановолокон, многостенных нанотрубок, нанодисперсного углерода, содержащего фуллереновые структуры, элементарным фтором в интервале температур 375÷480°C и фторированные наноуглероды на их основе химического состава CF.sub.x, где средние значения "х" находятся между 0.39 и 0.95 и могут характеризоваться типом связи углерод-фтор как промежуточным между ковалентной и ионной, ковалентной, при этом фторированные материалы характеризуются пиком рентгеновской дифракции в области углов 2θ, равных 9.8÷15 градусов, содержат частично не фторированный углерод с пиком рентгеновской дифракции в диапазоне углов 2θ, равном 24.6÷26.6 градусов, наличием которого в основном и объясняется повышенная электрохимическая активность катодов на их основе (United States Patent №7,794,880, опубликован 14 сентября 2010 года). Недостатками способа являются отсутствие указания соотношения фтора и инертного газа, выбранный температурный интервал фторирования, приводящий к интенсивным побочным реакциям горения как углерода, так и продуктов фторирования в отсутствии процесса перемешивания, что снижает выход конечного продукта.A known method of direct fluorination of nanodispersed materials - nanofibers, multi-walled nanotubes, nanodispersed carbon containing fullerene structures, elemental fluorine in the temperature range 375 ÷ 480 ° C and fluorinated nanocarbons based on them with chemical composition CF.sub.x, where the average values of "x" are between 0.39 and 0.95 and can be characterized by the type of carbon-fluorine bond as intermediate between covalent and ionic, covalent, while fluorinated materials are characterized by a peak of X-ray diffraction in the region of angles 2 θ equal to 9.8 ÷ 15 degrees contain partially non-fluorinated carbon with a peak of X-ray diffraction in the angle range 2θ equal to 24.6 ÷ 26.6 degrees, the presence of which mainly explains the increased electrochemical activity of cathodes based on them (United States Patent No. 7,794,880, published 14 September 2010). The disadvantages of the method are the absence of an indication of the ratio of fluorine and inert gas, the selected temperature range of fluorination, leading to intense side reactions of combustion of both carbon and fluorination products in the absence of a mixing process, which reduces the yield of the final product.

Наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков является известный способ получения фторированного углеродного материала, включающий в себя термическую обработку углеродного материала реакционным газом, содержащим фтор и (5÷12) об.% фтористого водорода, взятым в соотношении с инертным газом (2÷20)-(80÷98) об.% соответственно, и обработку ведут под давлением 20÷100 кПа при температуре 350-500°C. В качестве углеродного материала используют волокнистый материал или расширенный графит (патент РФ №2350554, МКП C01B 31/00, опубл. 27.03.2009 года - прототип). Недостатком способа является ограничение получения фторированного углерода только из волокнистого углеродного материала и из термически расширенного графита. Другими недостатками являются высокий температурный интервал фторирования, отсутствие перемешивания, что сопровождается побочными реакциями горения углерода, уменьшением выхода продукта и получению материала с низкими разрядными характеристиками.Closest to the proposed combination of essential features is a known method for producing a fluorinated carbon material, which includes heat treatment of a carbon material with a reaction gas containing fluorine and (5 ÷ 12) vol.% Hydrogen fluoride, taken in proportion to an inert gas (2 ÷ 20 ) - (80 ÷ 98) vol.%, Respectively, and the treatment is carried out under a pressure of 20 ÷ 100 kPa at a temperature of 350-500 ° C. As the carbon material, fibrous material or expanded graphite is used (RF patent No. 2350554, MKP C01B 31/00, publ. 03/27/2009 - prototype). The disadvantage of this method is the limitation of the production of fluorinated carbon only from fibrous carbon material and from thermally expanded graphite. Other disadvantages are the high temperature range of fluorination, the absence of mixing, which is accompanied by side reactions of carbon combustion, a decrease in the yield of the product, and the production of material with low discharge characteristics.

Указанные недостатки в совокупности не позволяют получать продукт в нужных количествах и необходимого качества для использования его в качестве эффективного катодного материала в литиевых источниках тока.These shortcomings in the aggregate do not allow to obtain the product in the right quantities and the required quality for use as an effective cathode material in lithium current sources.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение высокотехнологичных фторированных наноуглеродных материалов - полифторфуллеренов и фторированной фуллереновой сажи, позволяющих получать катоды для первичных литиевых источников тока с высоким уровнем эксплуатационных характеристик.The technical result of the invention is the production of high-tech fluorinated nanocarbon materials - polyfluorofullerenes and fluorinated fullerene soot, allowing to obtain cathodes for primary lithium current sources with a high level of performance.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения фторированного углеродного материала, включающем термическую обработку углеродного материала реакционным газом, содержащим 5÷12% фтористого водорода и фтор, в смеси с инертным газом, взятым в соотношении (2÷20)-(80÷98) об.% соответственно, в качестве углеродного материала берут смесь фуллеренов C60 и C70, содержащую 10% фуллерена C70, фуллереновую сажу, насыщенную фуллеренами.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method for producing a fluorinated carbon material, which includes heat treatment of a carbon material with a reaction gas containing 5-12% hydrogen fluoride and fluorine mixed with an inert gas taken in the ratio (2 ÷ 20) - (80 ÷ 98) vol.%, Respectively, as a carbon material take a mixture of fullerenes C 60 and C 70 containing 10% fullerene C 70 , fullerene soot saturated with fullerenes.

C60, C70, суммарное содержание которых составляет 5÷15%, обработку ведут при температуре 230÷350°C в течение 7÷15 часов, при этом обрабатываемый порошок подвергают периодическому перемешиванию.C 60 , C 70 , the total content of which is 5 ÷ 15%, the treatment is carried out at a temperature of 230 ÷ 350 ° C for 7 ÷ 15 hours, while the processed powder is subjected to periodic mixing.

Предлагаемое техническое решение является промышленно применимым.The proposed solution is industrially applicable.

Полученные по предлагаемому изобретению фториды фуллерена и фуллереновой сажи с суммарным содержанием фтора 56÷60% используются в качестве активного материала катодов литиевых первичных источников тока, тонкопленочных покрытий, как компонент красок с водоотталкивающими свойствами, наполнитель полимерных нанокомпозиций, антифрикционная, противоизносная добавка в масла и консистентные смазки.Obtained according to the invention, fluorides of fullerene and fullerene soot with a total fluorine content of 56 ÷ 60% are used as the active material of the cathodes of lithium primary current sources, thin-film coatings, as a component of paints with water-repellent properties, a filler of polymer nanocomposites, antifriction, anti-wear additive in oils and greases grease.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Проблема создания новых энергоемких материалов, а именно фторированных углеродов, для катодов источников тока с повышенными разрядными характеристиками весьма актуальна. Широко используемые в литиевой энергетике фторированные углеродные материалы на основе кокса, углеродных волокнистых материалов, расширенного графита получают прямым фторированием при высоких температурах от 350°C до 600°C. Получаемые традиционные фторуглеродные материалы (CFx)n, где х≤1.2, имеют низкую электрическую проводимость и несмотря на высокий запас энергии характеризуются достаточно большим разрывом между ЭДС (4 В) и разрядным номинальным напряжением (2.5 В), что определяется ковалентной природой связи между углеродом и фтором, в этих материалах. Повышение электрохимической активности фторированного углерода связано с наличием ионной или полуионной связи между углеродом и фтором, формирование которых обеспечивается более низкими чем обычно температурами фторирования, а также использованием новых материалов. Так, недавно открытая форма наноуглерода - фуллерены, замкнутые полые внутри правильные многогранники из атомов углерода со сферической системой сопряженных связей, проявляют свойства электрон-дефицитных полиеновых систем и легко вступают в реакции присоединения. Особенностью фуллеренов является наличие большого количества конкурирующих реакционных центров, что способствует возникновению в процессе реакций присоединения различных вариантов расположения присоединившихся групп на углеродном каркасе и образованию смесей продуктов. Наибольшее значение из фуллеренов имеет фуллерен C60. К настоящему времени известно множество различных производных этого фуллерена. Среди них фторпроизводные С60 отличаются высокой термической стабильностью, ярко выраженными окислительными свойствами, что позволяет рассматривать их как перспективные электродные материалы для литиевых первичных источников тока. Опытным путем было установлено, что прямое фторирование фторсодержащим газом в смеси с инертным газом фуллеренов C60, C60/C70 при 240÷245°C в течение 7-15 часов приводит по данным масс - спектрометрического анализа к получению смесей фторфуллеренов C60F(18÷48)60F(18÷44)70F(46÷52). Рентгеноструктурный анализ этих материалов показывает наличие максимального дифракционного пика, характерного для фторфуллерена, при угле 2θ, равном 9°. Фторирование фуллереновой сажи, вторичного продукта, образующегося при получении фуллеренов, содержащей помимо углерода в качестве примеси от 5 до 15% фуллеренов С60 и С70 приводит к получению фторированного углерода состава (CF0,95)n с пиком рентгеновской дифракции при угле 2θ, равном 14.4 градусов, и высших полифторфуллеренов.The problem of creating new energy-intensive materials, namely fluorinated carbon, for the cathodes of current sources with increased discharge characteristics is very relevant. Widely used in lithium energy, fluorinated carbon materials based on coke, carbon fiber materials, expanded graphite are obtained by direct fluorination at high temperatures from 350 ° C to 600 ° C. The resulting traditional fluorocarbon materials (CF x ) n , where x≤1.2, have low electrical conductivity and, despite the high energy reserve, are characterized by a sufficiently large gap between the EMF (4 V) and the discharge rated voltage (2.5 V), which is determined by the covalent nature of the connection between carbon and fluorine in these materials. The increase in the electrochemical activity of fluorinated carbon is associated with the presence of an ionic or semi-ionic bond between carbon and fluorine, the formation of which is ensured by lower than usual fluorination temperatures, as well as the use of new materials. So, the recently discovered form of nanocarbon - fullerenes, closed inside regular regular polyhedra of carbon atoms with a spherical system of conjugated bonds, exhibit the properties of electron-deficient polyene systems and easily enter into addition reactions. The peculiarity of fullerenes is the presence of a large number of competing reaction centers, which contributes to the emergence of various variants of the arrangement of joined groups on the carbon skeleton during the addition reactions and the formation of product mixtures. Of the fullerenes, C 60 is of greatest importance . To date, many different derivatives of this fullerene are known. Among them, fluorine derivatives of C 60 are characterized by high thermal stability, pronounced oxidizing properties, which allows us to consider them as promising electrode materials for lithium primary current sources. It was experimentally established that direct fluorination with a fluorine-containing gas mixed with an inert gas of fullerenes C 60 , C 60 / C 70 at 240 ÷ 245 ° C for 7-15 hours results from mass spectrometric analysis to obtain mixtures of C 60 F fluorofullerenes (18 ÷ 48) / С 60 F (18 ÷ 44) / С 70 F (46 ÷ 52) . X-ray diffraction analysis of these materials shows the presence of the maximum diffraction peak characteristic of fluorofullerene at an angle of 2θ equal to 9 °. Fluorination of fullerene soot, a secondary product resulting from the production of fullerenes containing, in addition to carbon, from 5 to 15% of C 60 and C 70 fullerenes as an impurity, leads to the production of fluorinated carbon of composition (CF 0.95 ) n with a peak of X-ray diffraction at an angle of 2θ, equal to 14.4 degrees, and higher polyfluorofullerenes.

С60F(18÷44) и C70F(46÷52) с пиком рентгеновской дифракции при угле 2θ, равном 9 градусов. Получаемые соединения характеризуются и высокой электрохимической активностью благодаря наличию смешанного типа связи атомов углерода со фтором, так как содержат в своем составе фуллерены с различным числом атомов фтора n, с увеличением которого наблюдается рост сродства к электрону, энергии ионизации и уменьшение энергии связи (Streletskiy A.V., Rouvitchko I.V., Esipov S.E. and Boltalina O.V. Application of sulfur as a MALDI - matrix of the halogenated fullerens // Rapid Commun. Vass Spectrom - 2002 - V16 - p 99-1020).C 60 F (18 ÷ 44) and C 70 F (46 ÷ 52) with a peak of x-ray diffraction at an angle of 2θ equal to 9 degrees. The resulting compounds are also characterized by high electrochemical activity due to the presence of a mixed type of bonding of carbon atoms with fluorine, since they contain fullerenes with a different number of fluorine atoms n, with an increase in which there is an increase in electron affinity, ionization energy and a decrease in binding energy (Streletskiy AV, Rouvitchko IV, Esipov SE and Boltalina OV Application of sulfur as a MALDI - matrix of the halogenated fullerens // Rapid Commun. Vass Spectrom - 2002 - V16 - p 99-1020).

Ниже приведены конкретные примеры получения фторидов углерода - фторфуллеренов и фторированной фуллереновой сажи - и результаты их испытаний в качестве активного материала катода в литиевых источниках тока с неводным электролитом.The following are specific examples of the preparation of carbon fluorides — fluorofullerenes and fluorinated fullerene soot — and the results of their testing as the cathode active material in lithium current sources with a non-aqueous electrolyte.

Пример 1. Порошок фуллерена С60 с размером частиц от 10 нм до 50 нм фторировали в проточном реакторе. Фторирование вели при 240°C в течение 7 часов. Температуру поддерживали путем регулирования соотношения фторсодержащего и инертного газов (8÷20)-(80÷98) об.%, соответственно при содержании фтористого водорода 6 об.% в реакционном газе. Давление газовой смеси на входе в реактор составило 100 кПа. В процессе фторирования периодически осуществляли перемешивание порошка вне зоны реактора. Был получен порошок фторуглерода серого цвета с суммарным содержанием фтора 56.9 вес.%, представляющий собой смесь фторфуллеренов C60Fn, где n 18, 36, 44, 48.Example 1. C 60 fullerene powder with a particle size of 10 nm to 50 nm was fluorinated in a flow reactor. Fluorination was carried out at 240 ° C for 7 hours. The temperature was maintained by controlling the ratio of fluorine-containing and inert gases (8 ÷ 20) - (80 ÷ 98) vol.%, Respectively, with a hydrogen fluoride content of 6 vol.% In the reaction gas. The pressure of the gas mixture at the inlet to the reactor was 100 kPa. During the fluorination process, the powder was periodically mixed outside the reactor zone. A gray fluorocarbon powder with a total fluorine content of 56.9 wt.% Was obtained, which is a mixture of fluorofullerenes C 60 F n , where n is 18, 36, 44, 48.

По технологии примера 1, но с различными заявленными параметрами процесса, проводили фторирование материалов по примерам 2-4.According to the technology of example 1, but with various claimed process parameters, fluorination of materials was carried out according to examples 2-4.

Пример 2. Фторировали порошок фуллерена С60, содержащий 10% фуллерена C70 с размером частиц от 10 нм до 500 нм.Example 2. Fluorinated C 60 fullerene powder containing 10% C 70 fullerene with a particle size of 10 nm to 500 nm.

Пример 3. Фторировали порошок фуллереновой сажи с размером частиц 5 нм до 500 нм, содержащий суммарно 5% фуллеренов С60, С70.Example 3. Fluorinated powder of fullerene soot with a particle size of 5 nm to 500 nm, containing a total of 5% of fullerenes C 60 , C 70 .

Пример 4. Фторировали порошок фуллереновой сажи с размером частиц 5 нм до 500 нм, содержащий суммарно 15% фуллеренов С60, С70. Example 4. Fluorinated powder of fullerene soot with a particle size of 5 nm to 500 nm, containing a total of 15% of fullerenes C 60 , C 70.

Параметры процесса фторирования и характеристики фторированного углеродного материала, полученного по способу-прототипу и по примерам 1-4, представлены в таблице 1. В таблице 2 представлены результаты испытаний полученного материала как активного материала катода литиевого источника тока с неводным электролитом, изготовленного по способу-прототипу и по примерам 2-4.The parameters of the fluorination process and the characteristics of the fluorinated carbon material obtained by the prototype method and by examples 1-4 are presented in table 1. Table 2 presents the test results of the obtained material as an active material of the cathode of a lithium current source with non-aqueous electrolyte made by the prototype method and according to examples 2-4.

Figure 00000001
Figure 00000001

Таблица 2table 2 Результаты испытаний фторированных углеродных материалов в качестве активного материала катода в литиевом источнике тока с неводным электролитомTest results of fluorinated carbon materials as the cathode active material in a lithium non-aqueous electrolyte current source № примеровNo. of examples Исходный материал для фторированияFluoridation starting material Начальное напряжение разряда замкнутой цепи, ВThe initial voltage of the discharge of a closed circuit, V Напряжение разряда замкнутой цепи после 50% разряда, ВClosed circuit discharge voltage after 50% discharge, V Относительное падение начального напряжения разряда замкнутой цепи к рабочему напряжению, %The relative drop in the initial voltage of the discharge of the closed circuit to the operating voltage,% Удельная электрическая емкость, мА·ч/кгSpecific electric capacity, mAh / kg ПрототипPrototype Углеродное нановолокноCarbon nanofiber 3.03.0 2.72.7 2.52.5 470470 Пример 1Example 1 Фуллерен С60 Fullerene C 60 3.953.95 3.43.4 отсутствуетabsent 690690 Пример 2Example 2 Фуллерен С6070 Fullerene C 60 / C 70 3.83.8 2.952.95 отсутствуетabsent 650650 Пример 3Example 3 Сажа фуллереновая, содержащая 5% С6070 Fullerene soot containing 5% C 60 / C 70 4.04.0 3.23.2 отсутствуетabsent 820820 Пример 4Example 4 Сажа фуллереновая, содержащая 15% С6070 Fullerene soot containing 15% C 60 / C 70 4.24.2 3.23.2 отсутствуетabsent 790790

Фторирование фуллеренов и фуллереновой сажи, проведенное с запредельными технологическими параметрами процесса, не позволило достичь положительных результатов.The fluorination of fullerenes and fullerene soot, carried out with transcendent technological parameters of the process, did not allow achieving positive results.

Как видно из таблицы 1, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает получение высокотехнологичных фторированных углеродных материалов на основе фуллеренов и фуллеренсодержащей сажи с высоким выходом конечных продуктов.As can be seen from table 1, the proposed method in comparison with the prototype provides high-tech fluorinated carbon materials based on fullerenes and fullerene-containing soot with a high yield of final products.

Из таблицы 2 следует, что полученные по предлагаемому способу фториды углерода обладают более высоким начальным напряжением и уровнем рабочего напряжения после 50% разряда. Отсутствует падение начального напряжения по отношению к рабочему напряжению. В совокупности эти характеристики обеспечивают создание первичных литиевых источников тока с высокими эксплуатационными параметрами.From table 2 it follows that obtained by the proposed method, carbon fluorides have a higher initial voltage and the level of operating voltage after 50% of the discharge. There is no drop in the initial voltage with respect to the operating voltage. Together, these characteristics provide the creation of primary lithium current sources with high operational parameters.

Claims (3)

1. Способ получения фторированного углеродного материала, включающий в себя термическую обработку углеродного материала реакционным газом, содержащим фтор и 5÷12 об.% фтористого водорода, взятом в соотношении с инертным газом 2÷20-80÷98 об.% соответственно, и обработку ведут под давлением 20÷100 кПа, отличающийся тем, что в качестве углеродного материала берут фуллерен С60, обработку ведут при температуре 240°С в течение 7 ч, а полученный фторированный углерод представляет собой смесь полифторфуллеренов и имеет химический состав С60Fn, где n равно 18, 36, 44, 48.1. A method of producing a fluorinated carbon material, comprising heat treatment of a carbon material with a reaction gas containing fluorine and 5 ÷ 12 vol.% Hydrogen fluoride, taken in a ratio with an inert gas of 2 ÷ 20-80 ÷ 98 vol.%, Respectively, and processing lead under a pressure of 20 ÷ 100 kPa, characterized in that fullerene C 60 is taken as a carbon material, treatment is carried out at a temperature of 240 ° C for 7 hours, and the resulting fluorinated carbon is a mixture of polyfluorofullerenes and has a chemical composition of C 60 F n , where n is 1 8, 36, 44, 48. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, то в качестве углеродного материала берут смесь фуллеренов С60 и C70, содержащую 10% фуллерена С70, фторирование ведут при температуре 245°С в течение 10 ч, полученный фторированный углерод представляет собой смесь полифторфуллеренов С60Fn, где n равно 18, 36, 44, и C70Fn, где n равно 46, 52.2. The method according to claim 1, characterized in that the carbon material is a mixture of fullerenes C 60 and C 70 containing 10% fullerene C 70 , fluorination is carried out at a temperature of 245 ° C for 10 hours, the resulting fluorinated carbon is a mixture polyfluorofullerenes C 60 F n , where n is 18, 36, 44, and C 70 F n , where n is 46, 52. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродного материала берут фуллереновую сажу, насыщенную фуллеренами С60, C70, суммарное содержание которых составляет 5÷15%, обработку ведут при температуре 230÷350°С в течение 7÷15 ч, а полученный фторированный углерод представляет собой смесь фторированной сажи состава (CF0,95)n и полифторфуллеренов C60F18÷44, и C70F46÷52. 3. The method according to claim 1, characterized in that the carbon material is taken fullerene soot saturated with fullerenes C 60 , C 70 , the total content of which is 5 ÷ 15%, processing is carried out at a temperature of 230 ÷ 350 ° C for 7 ÷ 15 hours, and the resulting fluorinated carbon is a mixture of fluorinated carbon black composition (CF 0.95 ) n and polyfluorofullerenes C 60 F 18 ÷ 44 , and C 70 F 46 ÷ 52 .
RU2011123690/07A 2011-06-14 2011-06-14 Method to produce fluoridated carbon material RU2464673C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123690/07A RU2464673C1 (en) 2011-06-14 2011-06-14 Method to produce fluoridated carbon material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123690/07A RU2464673C1 (en) 2011-06-14 2011-06-14 Method to produce fluoridated carbon material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2464673C1 true RU2464673C1 (en) 2012-10-20

Family

ID=47145538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011123690/07A RU2464673C1 (en) 2011-06-14 2011-06-14 Method to produce fluoridated carbon material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2464673C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683278C1 (en) * 2017-06-01 2019-03-27 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Cathode active material and fluoride ion battery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2306737A1 (en) * 1972-02-14 1973-08-23 Nippon Carbon Co Ltd PROCESS FOR PRODUCING GRAPHITE FLUORIDE
US4438086A (en) * 1981-09-02 1984-03-20 Central Glass Company Limited Method for preparation of graphite fluoride by contact reaction between carbon and fluorine gas
RU2350554C1 (en) * 2007-05-21 2009-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследователький и проектно-технологический институт электроугольных изделий Method of fluorinated carbon-base material production and related device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2306737A1 (en) * 1972-02-14 1973-08-23 Nippon Carbon Co Ltd PROCESS FOR PRODUCING GRAPHITE FLUORIDE
US4438086A (en) * 1981-09-02 1984-03-20 Central Glass Company Limited Method for preparation of graphite fluoride by contact reaction between carbon and fluorine gas
RU2350554C1 (en) * 2007-05-21 2009-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследователький и проектно-технологический институт электроугольных изделий Method of fluorinated carbon-base material production and related device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683278C1 (en) * 2017-06-01 2019-03-27 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Cathode active material and fluoride ion battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101786407B1 (en) Sulfur-based positive-electrode active material and lithium-ion secondary battery
CN107634224B (en) Preparation method of fluorinated multi-walled carbon nanotube containing outer wall of iron fluoride intercalation substance
EP2869371A1 (en) Positive electrode mix
JP6077740B2 (en) Solid electrolyte
JP2010225494A (en) Anode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, its manufacturing method, and lithium ion secondary battery
JP2018531871A (en) Method for producing Na3V2 (PO4) 2F3 particulate matter
JP2010267588A (en) Anode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, its manufacturing method, and lithium ion secondary battery
Tien et al. Synthesis and electrochemical characterization of carbon spheres as anode material for lithium-ion battery
KR101601949B1 (en) Conducting material composition, slurry composition for forming electrode of lithium rechargeable battery and lithium rechargeable battery using the same
CN110112394B (en) Preparation method of carbon fluoride/metal fluoride composite positive electrode material
JP2015531967A (en) Sulfur-carbon composite material and method for producing and using the same, cathode material, electrochemical cell and method for using the same, lithium ion battery
Wu et al. Safety-reinforced plastic crystal composite polymer electrolyte by 3D MoS2-based nano-hybrid for Li-metal batteries
WO2016167302A1 (en) Method for producing sulfide solid electrolyte and sulfur-based material
KR20180118770A (en) Rechargeable sodium battery for high energy density battery use
JP2018106911A (en) Positive electrode active material for potassium ion battery, positive electrode for potassium ion battery, and potassium ion battery
Yang et al. Self-assembled FeF3 nanocrystals clusters confined in carbon nanocages for high-performance Li-ion battery cathode
Tamilselvan et al. Self-doped 2D-V2O5 nanoflakes–A high electrochemical performance cathode in rechargeable zinc ion batteries
RU2464673C1 (en) Method to produce fluoridated carbon material
JP2020155199A (en) Carbon black for electrode and electrode slurry
CN106257717B (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2019021451A (en) Fluorine layer coating, carbon layer coating, and negative electrode active material
JP6304733B2 (en) Lithium secondary battery using lithium molten salt as electrolyte
KR20130040183A (en) Electrode material and the use thereof for producing electrochemical cells
CN112786866A (en) Solid-state lithium ion storage battery cathode and preparation method thereof
JP2015049991A (en) Method for manufacturing negative electrode mixture

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140615