[发明专利]一种镍基高熵合金/碳纳米管改性锂氟化碳电池正极片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镍基高熵合金/碳纳米管改性锂氟化碳电池正极片，包括集流体及涂覆在集流体上的活性物质涂层，所述活性物质涂层的组分以质量百分比计，包括70％～90％的氟化碳粉体、5％～20％的催化剂粉体和5％～10％粘结剂；催化剂为镍基高熵合金/碳纳米管复合材料；本发明以含铁源、钴源、铜源、锌源、镍源和碳源的化合物来制备镍基高熵合金/碳纳米管复合材料作为催化剂，之后将氟化碳和催化剂涂覆在集流体上，该方法通过将氟化碳与具有很好的导电性金属镍基高熵合金/碳纳米管混合后，提高了电池正极材料导电性，改善了氟化碳电压滞后现象，并且提高了锂氟化碳高电压平台的容量、贮存性能、倍率性能及平台稳定性，实现锂氟化碳电池性能改善。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及电极片及其制备方法，具体涉及一种镍基高熵合金/碳纳米管改性锂氟化碳电池正极片及其制备方法。

背景技术

随着社会的快速发展，环境污染与传统能源短缺，人们需要更高效，更环保的能源来替代或补充传统能源，锂氟化碳电池是目前比能量最高的一次电池体系，其具有安全性好、可长时间带电贮存、无需维护和激活的优点，广泛应用于陆、海、空、电各领域。氟化碳是锂一次电池正极材料中理论比能量最高的，锂氟化碳电池实用比能量可高达250～800h/kg。此外，锂氟化碳电池具有工作电压稳定、自放电小、安全性高等优点，可满足低到中等放电率用电设备的应用需求。但是由于氟化碳电子导电性受氟化程度影响，影响电池在大电流工作条件下的容量性能，使其在高能电池技术领域的发展受限。目前研究者们采用了大量策略，主要包括优化F/C比以提高CFx材料的导电性。

碳纳米管材料是研究最广泛的纳米材料之一，碳纳米管因其独特的纳米结构和优异的导电性能而优于其他纳米结构碳材料，由于其新颖的结构、电学和力学性能，在电池方向中显示出巨大的应用潜力，并且碳纳米管可以在三维空间中形成网络，碳纳米管具有良好的石墨化结构，因此导电性能十分优异。合金材料具有更高的容量、合适的工作电位和地球丰度高等优势。

因此，基于这些问题，提供一种能够改进锂氟化碳电池正极导电性的正极片其制备方法具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种镍基高熵合金/碳纳米管改性锂氟化碳电池正极片及其制备方法，改进正极材料导电性，从而提高锂氟化碳电池的电压平台的容量及稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种镍基高熵合金/碳纳米管改性锂氟化碳电池正极片的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按原子物质的量比(0.1～1):(0.1～1):(0.1～1):(0.1～1):(5～20):(20～50)称取铁源、钴源、铜源、锌源、镍源和碳源混合，后高速离心得到混合物A；

步骤二：将混合物A置于高温管式炉中，在惰气气氛下，以15～30℃/min的升温速率自室温快速升温到140～200℃，保温0.5～1h，保温结束后，自然冷却至室温后取出，得到产物B；

步骤三：将产物B研磨，然后将研磨后的固体粉末放入冷冻干燥箱，在-10～-30℃低温下静置3～6h；

步骤四：将上述产物取出放入高温管式炉，在惰气气氛中，以10～30℃/min的升温速率快速升到700～800℃，加热结束后，自然冷却至室温条件下取出，得到产物C，即为镍基高熵合金/碳纳米管复合材料；

步骤五：按质量百分比称取70％～90％氟化碳、5％～20％镍基高熵合金/碳纳米管复合材料粉体作为催化剂和5％～10％粘结剂研磨均匀后，滴加溶剂制成浆料涂覆在集流体上，烘除溶剂即为所需的镍基高熵合金/碳纳米管改性锂氟化碳电池正极片。

优选的，所述的镍源为分析纯的硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、氨基磺酸镍、溴化镍或氢氧化亚镍中的任意一种；

所述的铁源为硫酸亚铁铵、硫酸亚铁、氯化亚铁、草酸铵铁盐、柠檬酸铁中的任意一种；