一种液相微波改性氟化碳材料及其制备方法与应用

本发明属于电极材料，特别涉及一种液相微波改性氟化碳材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、锂/氟化碳电池是以氟化碳(cfx)作为正极材料，金属锂作为负极材料组成的锂一次电池。目前已经实现大规模生产并运用的锂一次电池主要有锂/二氧化锰电池、锂/二氧化硫电池、锂/亚硫酰氯电池、锂/氟化碳电池等，相对于其他固体材料正极电池，锂/氟化碳(li/cfx)电池具有最高的理论能量密度(2180wh/kg)，实用化电池比能量可达250-900wh/kg。目前，锂/氟化碳电池已广泛应用于航天航空、深海探测、军事、医疗等领域，具有很广阔的发展前景。

2、但由于氟化碳活性材料的导电性差、较强的共价c-f键键能、反应产物lif的电子绝缘性等原因，使得锂/氟化碳(li/cfx)一次电池呈现放电初期出现电压滞后现象、放电过程中极化较大、活性物质利用率低、高倍率放电容量衰降大等现象，限制了锂/氟化碳一次电池的广泛应用。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种液相微波改性氟化碳材料及其制备方法与应用，旨在解决以现有氟化碳作为正极活性材料的锂/氟化碳电池存在倍率性能较差的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种液相微波改性氟化碳材料的制备方法，其中，包括步骤：

4、将氟化碳加入到由乙醇和乙二醇组成的混合溶剂中形成混合溶液，对混合溶液进行80-800w的微波改性处理5-8min，所述微波的频率范围为2.4-2.5ghz；在微波电磁场的作用下，氟化碳表面的极性分子发生振动或转动产生热效应使得碳氟键断裂，从而实现氟化碳表面超薄脱氟调控，同时乙二醇和乙醇的羟基通过微波热效应在氟化碳表面进行接枝，所述乙二醇和乙醇在微波作用下还可形成碳量子点并在氟化碳表面进行原位挂载，从而制得所述液相微波改性氟化碳材料。

5、一种液相微波改性氟化碳材料，其中，采用本发明所述液相微波改性氟化碳材料的制备方法制得。

6、一种液相微波改性氟化碳材料的应用，其中，将本发明所述的液相微波改性氟化碳材料用于制备锂/氟化碳电池。

7、所述的应用，其中，将所述液相微波改性氟化碳材料用于制备锂/氟化碳电池的步骤包括：

8、按质量分数计，将80-90％的液相微波改性氟化碳材料，5-10％的导电添加剂以及5-10％粘结剂研磨混匀后，加入nmp和氧化锆小球，再次研磨混匀后得到涂覆浆料；

9、将所述涂覆浆料均匀涂覆于集流体上，真空干燥后得到微波改性氟化碳正极片；

10、将所述微波改性氟化碳正极片与锂负极片组装成锂/氟化碳电池。

11、所述的应用，其中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶乳液和羧甲基纤维素中的任意一种。

12、有益效果：相对于传统的氟化碳改性方法，本发明采用微波作为氟化碳改性的能量源，微波改性氟化碳更加高效、低能且均匀性好；在微波改性氟化碳电极中形成了氟化碳材料表面接枝羟基，材料表面碳氟键调控和表面导电碳修饰，形成了比传统氟化碳材料更加丰富的表面官能团和表面修饰，增大了氟化碳材料的导电性，氟化碳在电极中减少了电子传输的能垒，且有效扩大了电解液浸润的程度，这使得以微波改性氟化碳作为正极活性材料的锂/氟化碳电池表现出较高的倍率性能。改性后，锂/氟化碳电池的最大放电倍率为80c，放电倍率提升60％，最大的功率密度为134.091kw/kg。

技术特征：

1.一种液相微波改性氟化碳材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

2.一种液相微波改性氟化碳材料，其特征在于，采用权利要求1所述液相微波改性氟化碳材料的制备方法制得。

3.一种液相微波改性氟化碳材料的应用，其特征在于，将权利要求2所述的液相微波改性氟化碳材料用于制备锂/氟化碳电池。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，将所述液相微波改性氟化碳材料用于制备锂/氟化碳电池的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶乳液和羧甲基纤维素中的任意一种。

技术总结本发明涉及电极材料技术领域，且公开了一种液相微波改性氟化碳材料及其制备方法与应用，制备方法包括：对初始氟化碳进行干燥处理，得到干燥氟化碳；将干燥氟化碳与乙醇混合并进行磁力搅拌，得到第一混合溶液；向第一混合溶液加入乙二醇继续进行磁力搅拌，得到第二混合溶液；对第二混合溶液进行不同功率的微波改性处理，得到改性氟化碳混合溶液；对改性氟化碳混合溶液进行离心、清洗以及干燥处理，得到液相微波改性氟化碳材料。通过本发明方法在氟化碳材料表面接枝羟基，对材料表面碳氟键调控和表面导电碳修饰，增大了氟化碳材料的导电性，且有效扩大了电解液浸润的程度，这使得以微波改性氟化碳作为正极活性材料的锂/氟化碳电池表现出较高的倍率性能。技术研发人员：简贤,陈高浜,刘一凡受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12