[发明专利]一种二氧化硅改性的氟化碳材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池技术领域，特别是一种二氧化硅改性的氟化碳材料及制备方法。

背景技术

锂电池是上世纪70年代以后逐渐发展起来的新型电池，具有容量高、循环寿命长、低消耗、自放电小、无公害、无记忆效应、内阻小、污染少等优点。目前锂一次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，其中锂氟化碳电池是固体电池中理论比能量最高的电池，约为2180Wh/kg,并且具有储存寿命长、使用温度范围宽、对环境友好等优点，具有很好的应用前景。目前主要应用在军工、航天航空、精密医疗等领域。

目前锂/氟化碳电池存在的问题主要是放电平台电压低、高倍率性能差、放电过程中存在着严重的电压滞后。其中倍率性能差影响了锂氟化碳电池在高倍率用电设备中的应用。人们尝试了很多方法对氟化碳电池的性能进行改善。Lam等合成了导电性较好的半氟化的材料(x<1)提高倍率性能，但是这种方法牺牲了比容量。(参考文献Lam P,Yazami R.Physical characteristics and rate performance of(CF_x)n(0.33<x<0.66)in lithium batteries[J].Journal of Power Sources,2006,153(2):354-359.)。Groult等在乙腈中用电化学沉积方法在CFx表面沉积聚吡咯，能量密度和功率密度有了明显提高，提高了锂氟化碳电池的倍率性能。(参考文献Groult H,Julien C M,Bahloul A,et al.Improvements of the electrochemical features of graphite fluorides in primary lithium battery by electrodeposition of polypyrrole[J].Electrochemistry Communications,2011,13(10):1074-1076.)上述的改进方法在一定程度上提高了锂氟化碳电池的性能，但效果并不明显，因此并未得到实际应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种二氧化硅改性的氟化碳材料，该材料制备的电池的内阻较小，放电电压平台较高，并且具有较好的高倍率性能。

本发明的技术方案如下。

一种二氧化硅改性的氟化碳材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将一定量的表面活性剂加入到去离子水中，再加入氟化碳，搅拌至少4h，得到均匀的混合液；

(2)将球形的纳米二氧化硅加入到步骤(1)所得的混合液中，搅拌2h，得到混合物溶液；

(3)将混合物溶液进行抽滤洗涤，形成混合物，混合物烘干后得到混合物粉末。

(4)将混合物粉末置于气氛炉中，惰性气氛下，气氛炉以5℃/min的速度升温至500℃恒温，恒温中混合物粉末进行1h的煅烧，然后降至室温得到二氧化硅改性的氟化碳。

步骤(1)中优选每10ml水中对应0.01-0.02g表面活性剂、0.1-0.3g氟化碳。

所述的表面活性剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵、十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基苯磺酸、十六烷基三甲基溴化铵等其中的一种。

球形的纳米二氧化硅的质量是氟化碳质量的3％-10％。

所述惰性气氛为氮气或氩气。

本发明的有益效果：利用二氧化硅改性的氟化碳，提高锂/氟化碳电池的放电电压平台，降低其内阻，提高其高倍率性能，减少电压滞后。因此发明能够提供一种高倍率下放电能力强的一次电池，具有很大的工业和商业价值。

附图说明

图1为实施例1二氧化硅改性后的氟化碳材料制备的电池与纯氟化碳材料制备的电池放电曲线比较图，(a)2C下的放电曲线图。(b)5C下的放电曲线图。

图2为是会所了1二氧化硅改性后的氟化碳材料制备的电池与纯氟化碳材料制备的电池的交流阻抗曲线比较图。

图3为实施例2二氧化硅改性后的氟化碳材料制备的电池与纯氟化碳材料制备的电池放电曲线比较图，(a)2C下的放电曲线图。(b)5C下的放电曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和对比例对本发明进一步进行说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1：

将一定量的表面活性剂加入到去离子水中，再加入氟化碳，搅拌4h，得到均匀的混合液，每10ml水中对应0.01g表面活性剂、0.2g氟化碳。