一种硫硒化合物改性的氟化碳正极材料、制备方法及锂一次电池正极与流程

本发明涉及锂一次电池，尤其是涉及一种硫硒化合物改性的氟化碳正极材料、制备方法及锂一次电池正极。

背景技术：

1、氟化碳材料是目前锂一次电池正极活性材料中理论能量密度最高的材料，它是一种由碳、氟元素组成的层间共价化合物，化学式为cfx。以氟化碳材料制备的锂一次电池具有安全性高、放电电压平稳、自放电率低、对环境友好等特点，因此广泛应用于医疗、武器、航空航天、船舶等领域作为重要的储能元件。

2、由于氟化碳材料的电导率差(10-10～10-11s·cm-1)，锂离子在其中的扩散速度慢、极化严重等问题，导致其在大倍率下的放电电压和能量密度较低，因而应用受到限制。为解决此类问题人们进行了深入研究，其中将氟化碳与其他正极材料进行复合的方法是一种简单有效地改善氟化碳材料性能的方案。

3、公开号为cn108039469a的中国专利公开了一种氟化石墨-硫电极的制备方法，公开号为cn107895794a的中国专利公开了一种高比能锂氟化碳电池，二者均是将氟化石墨和硫复合来制备正极材料，利用硫单质价格低廉、有较高比容量(1672mah·g-1)和比能量(2600wh·kg-1)等优点来改善锂电池的电性能，但由于其制备复合材料中的硫质量比远大于氟化碳材料，且硫本身的导电性也比较差(5×10-30s·cm-1)，导致氟化碳-硫复合材料导电性差、放电电压低，因此材料的倍率性能没有明显改善。

4、公开号为cn109742354a的中国专利公开了一种氟化碳复合电极及其制备方法，其将氟化石墨、科琴黑和硒粉复合来制备正极材料，利用硒作为硫的同族元素而具有与硫相似的化学性质，但是具有比硫更高的电导率(硒:10-5s·cm-1)的优势，来避免硫与氟化碳复合而导致导电性较差和复合材料放电电压低的问题，但是硒的比容量(675mah·g-1)较低，导致复合材料的比容量下降，制约高比能电池的发展及应用。

5、而硫硒化合物具有与硫、硒相似的化学性质，并且有着比硫更高的电导率和比硒更高的比能量，与氟化碳复合可以提升其比能量和倍率性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硫硒化合物改性的氟化碳正极材料、制备方法及锂一次电池正极，利用具有较高电导率和比能量的硫硒化合物与氟化碳复合，改善锂一次电池正极材料的放电性能，提升其倍率性能及比能量。

2、本发明的第一目的是提供一种硫硒化合物改性的氟化碳正极材料，其包括氟化多孔碳材料及经热处理复合于所述氟化多孔碳材料上的硫硒化合物，其中：所述硫硒化合物的质量占比为8％～20％。

3、优选的，所述氟化多孔碳材料的比表面积为100m2·g-1～400m2·g-1。

4、优选的，所述硫硒化合物包括sesx，其中：1.6≤x≤2。

5、本发明的另一目的是提供制备如上所述的硫硒化合物改性的氟化碳正极材料的方法，其包括步骤：

6、将氟化多孔碳材料与二硫化硒以8:2～9:1的质量比研磨混匀，得混合原料；

7、将所述混合原料置于惰性气氛中进行热处理，得到硫硒化合物改性的氟化碳材料。

8、优选的，热处理的温度为150～160℃，升温速率为4℃·min-1～6℃·min-1。

9、优选的，热处理的保温时长为11h～13h。

10、优选的，所述惰性气氛为氩气气氛、氮气气氛或氦气气氛。

11、本发明的另一目的是提供一种锂一次电池正极，其包括：

12、采用如上所述的制备方法制得的硫硒化合物改性的氟化碳正极材料；

13、导电剂；

14、以及粘结剂。

15、优选的，按质量计：所述硫硒化合物改性的氟化碳正极材料：所述导电剂：所述粘结剂＝8:1:1。

16、优选的，所述导电剂包括导电碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维、科琴黑、石墨烯和单壁碳纳米管中的至少一种；所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素中的至少一种。

17、本发明具有的有益效果是：利用具有较高电导率和比能量的硫硒化合物与氟化碳复合，改善锂一次电池正极材料的放电性能，提升其倍率性能及比能量，尤其是借助硫硒化合物本身的导电性及比能量优势，及氟化碳在大倍率电流密度下放电时剧烈放热对硫硒化合物的激发作用，改善锂一次电池正极材料在大倍率电流密度下的放电性能。

技术特征：

1.一种硫硒化合物改性的氟化碳正极材料，其特征在于，包括氟化多孔碳材料及经热处理复合于所述氟化多孔碳材料上的硫硒化合物，其中：所述硫硒化合物的质量占比为8％～20％。

2.根据权利要求1所述的硫硒化合物改性的氟化碳正极材料，其特征在于，所述氟化多孔碳材料的比表面积为100m2·g-1～400m2·g-1。

3.根据权利要求1所述的硫硒化合物改性的氟化碳正极材料，其特征在于，所述硫硒化合物包括sesx，其中：1.6≤x≤2。

4.制备权利要求1-3任一所述的硫硒化合物改性的氟化碳正极材料的方法，其特征在于，包括步骤：

5.根据权利要求4所述的制备硫硒化合物改性的氟化碳正极材料的方法，其特征在于，热处理的温度为150～160℃，升温速率为4℃·min-1～6℃·min-1。

6.根据权利要求5所述的制备硫硒化合物改性的氟化碳正极材料的方法，其特征在于，热处理的保温时长为11h～13h。

7.根据权利要求4-6任一所述的制备硫硒化合物改性的氟化碳正极材料的方法，其特征在于，所述惰性气氛为氩气气氛、氮气气氛或氦气气氛。

8.一种锂一次电池正极，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的锂一次电池正极，其特征在于，按质量计：所述硫硒化合物改性的氟化碳正极材料：所述导电剂：所述粘结剂＝8:1:1。

10.根据权利要求8所述的锂一次电池正极，其特征在于，所述导电剂包括导电碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维、科琴黑、石墨烯和单壁碳纳米管中的至少一种；所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素中的至少一种。

技术总结本发明提供一种硫硒化合物改性的氟化碳正极材料、制备方法及锂一次电池正极，所述硫硒化合物改性的氟化碳正极材料包括氟化多孔碳材料及经热处理复合于所述氟化多孔碳材料上的硫硒化合物，其中：所述硫硒化合物的质量占比为8％～20％；其制备方法包括步骤：将氟化多孔碳材料与二硫化硒以8:2～9:1的质量比研磨混匀，得混合原料；将所述混合原料置于惰性气氛中进行热处理，得到硫硒化合物改性的氟化碳材料。本发明利用硫硒化合物与氟化碳复合，提升其倍率性能及比能量，尤其是借助硫硒化合物本身的导电性及比能量优势，及氟化碳在大倍率电流密度下放电时剧烈放热对硫硒化合物的激发作用，改善锂一次电池正极材料在大倍率电流密度下的放电性能。技术研发人员：王希文,王伯良,岳红军,陈慧鑫,邹岩受保护的技术使用者：中电科蓝天科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2