[发明专利]一种V2

说明书

本发明涉及锂电池材料技术领域，具体是一种V₂O₅‑氟化碳混合正极材料及其制备方法。本发明通过在氟化碳正极材料中掺杂V₂O₅材料，充分利用了V₂O₅材料具有高的放电平台电压、良好的大电流放电能力和放电过程中发热非常小等优点，弥补了氟化碳正极材料放电初期的电压滞后问题，有效改善了其大电流放电能力，大幅提高了锂氟化碳电池的倍率性能，降低了锂氟化碳电池放电过程中的温升，扩大了锂氟化碳电池的应用范围；本发明在分散剂的作用下，采用高能球磨的方式将两种物质进行混合，进一步改善了氟化碳正极材料放电初期的电压滞后问题以及大电流放电条件下发热量大的问题；本发明在高能球磨的过程中加入了氧化锆球，进一步提高了混合材料的均匀性。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，具体是一种V₂O₅-氟化碳混合正极材料及其制备方法。

背景技术

锂一次电池(primary lithium battery)，是一种高能化学原电池，俗称锂电池。以金属锂为负极，固体盐类或溶于有机溶剂的盐类为电解质，金属氧化物或其他固体、液体氧化剂为正极活性物质。目前发展较为成熟的体系主要有锂-二氧化锰电池、锂-亚硫酰氯电池、锂-二氧化硫电池等。近年来，锂-氟化碳电池因具有更高的能量密度而备受关注。但由于氟化碳是各种形态的碳和氟气反应所形成的化合物，使得氟化碳材料的导电性比较差，致使材料放电初期电压滞后严重、大电流放电能力差、放电过程中产热等问题，从而导致锂氟化碳电池放电初期产生较大的电化学极化，严重影响电池的大倍率放电性能，阻碍了锂氟化碳电池的工程化应用范围。

专利申请CN104577107A，公开了一种氟化碳材料的表面修饰方法；该方法的制备步骤包括：将纳米铜和氟化碳混合，再加入溶剂球磨后形成混合浆料；混合浆料干燥，形成混合物；将混合物过筛，得到混合物粉末；将混合物过筛，得到混合物粉末；将混合物粉末置入气氛炉中煅烧；取出煅烧后的混合物粉末，降至室温后，过筛，即形成经纳米铜修饰的氟化碳材料。该方法通过将氟化碳与具有很好的导电性纳米铜混合后，惰性气氛中高温煅烧后，纳米铜在氟化碳表面反应，明显改善了氟化碳电压滞后现象，提高了大倍率性能和低温性能。该专利虽然改善了氟化碳的电压滞后，但制备的电池0.1C倍率只将氟化碳材料的初始放电电压由2.35V提高到2.49V，平台电压由2.49V提高到2.52V，改善效果不明显。

专利申请CN104577124B，公开了锂电池用混合正极材料的制备方法；该方法的制备步骤包括：在氟化碳材料中掺杂Ag2V4O11，所述掺杂过程包括：将氟化碳、Ag2V4O11和溶剂置于球磨机中球磨形成混合浆料，将混合浆料烘干，冷却后得到干燥混合物；将干燥混合物过筛后，得到锂电池用混合正极材料。该专利虽然改善了氟化碳的电压滞后，但制备的电池常温、1.0C倍率只将氟化碳材料的初始放电电压由1.7V提高到2.0V，-10℃、0.1C倍率只将氟化碳材料的初始放电电压由1.81V提高到2.06V，改善效果不明显。

专利申请CN109888268A，公开了一种锂一次电池用氧化物/氟化碳复合正极材料及其制备方法，具体为：用浸渍法将五氧化二钒的前驱体溶液浸渍到氟化碳材料中，进行一定温度下的老化，并经过一定温度的热处理，制备得到氧化物包覆的氟化碳材料，同时公开了五氧化二钒材料在放电时具有高的放电电压，但该申请中五氧化二钒包覆层的制备是选取的前驱体为偏钒酸铵、钒酸钠等，溶液的摩尔浓度为 0.5～5mol/L,同时浸渍的还原剂为乙二醇、乙酸、乙二酸等，反应前驱体与还原剂用量的摩尔比例为1：5～10，这说明五氧化二钒的生成原理采用化学还原法，这使得反应控制难度大，且采用的试剂种类多。

因此，寻找一种有效改善氟化碳材料放电初期的电压滞后问题，大幅提高锂氟化碳电池的倍率性能和降低锂氟化碳电池放电过程产热问题是锂氟化碳电池发展的当务之急。

发明内容