一种锂电池正极花团状氟化石墨烯的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112723350A(43)申请公布日2021.04.30(21)申请号202011555031.5(22)申请日2020.12.23(71)申请人湘潭大学地址411100湖南省湘潭市雨湖区羊沽塘(72)发明人潘勇汪啸潘俊安罗振亚马骏(74)专利代理机构深圳市沈合专利代理事务所(特殊普通合伙)44373代理人沈祖锋(51)Int.Cl.C01B32/194(2017.01)H01M4/583(2010.01)H01M4/587(2010.01)H01M6/14(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称一种锂电池正极花团状氟化石墨烯的制备方法(57)摘要本发明实施例提供一种锂电池正极花团状氟化石墨烯的制备方法，将N层石墨烯与聚乙烯醇的混合液经过剪切乳化、均化、雾化干燥和退火，得到花团状石墨烯；所述3≤N≤10，N为正整数；所述N层石墨烯粒径为1～50微米，所述N层石墨烯与所述聚乙烯醇的质量比为1:1～2；对所述花团状石墨烯搅拌桨辅助进行高温氟化，得到花团状氟化石墨烯，其中，所述花团状氟化石墨烯表面的C＝C键比例为10～15％；如此，由于所述氟化石墨烯具有花团状的片层啮合结构，可以提供更大的反应面积和更多的活性位点，同时其表面保留了10～15％的C＝C键，提高了材料的电导率。CN112723350ACN112723350A权利要求书1/1页1.一种锂电池正极花团状氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将N层石墨烯与聚乙烯醇的混合液经过剪切乳化、均化、雾化干燥和退火，得到花团状石墨烯；所述3≤N≤10，N为正整数；所述N层石墨烯尺寸为1～50微米，所述N层石墨烯与所述聚乙烯醇的质量比为1:1～2；对所述花团状石墨烯搅拌桨辅助进行高温氟化，得到花团状氟化石墨烯，其中，所述花团状氟化石墨烯表面的C＝C键比例为10～15％。2.根据权利要求1所述的锂电池正极花团状氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：(1)选用尺寸为1～50微米，层数3～10层的片层状石墨烯，稳固剂选用聚乙烯醇，将二者以1:1～2的质量比混合在去离子水中，并以2000～3000转/分钟的速度，高速剪切乳化30～90分钟，之后通过高压均化器将石墨烯均质溶液在1000～1500帕的压力下保持30～60分钟；(2)将(1)中均质溶液通过喷头雾化，微液滴在120～170摄氏度的密封仓内迅速干燥成混合粉体，然后收集粉体，置于氧化锆瓷舟放入管式炉进行热处理：以氩气为保护气，管式炉5摄氏度/分钟的升温速度，升温至300摄氏度，保温1小时，再10摄氏度/分钟的升温速度，升温至500摄氏度，保温1小时，期间控制氩气流量为100标准毫升/分钟；(3)将(2)得到的石墨烯放入带有搅拌桨的氟化炉中，密封后抽真空，再用惰性气体于100摄氏度移除仓内氧气和水分，重复3次；开启搅拌桨，转速为100～200转/分钟，对材料进行翻动，并切换通入气体为20％的氟/氮混合气，对材料表面进行吹扫，控制压强在80～90千帕，运行30分钟；(4)氟化的温度变化按以下方案调控：先以2摄氏度/分钟的升温速度，升温至180摄氏度，并保温1～3小时，然后以4摄氏度/分钟的升温速度，升温至400～500摄氏度，并保温3～6小时，控制降温速度4～6摄氏度/分钟，直到室温，然后抽真空，用碱液处理抽出的炉内残留氟气和副产物，得到所述氟化石墨烯。3.根据权利要求1中所述的锂电池正极花团状氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述花团状石墨烯粒径为10～30微米，比表面积为30～50平方米/克，孔体积为0.1～0.15立方米/克。4.根据权利要求1中所述的锂电池正极花团状氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述花团状氟化石墨烯的氟碳比为0.8～1.1，电导率在5×10‑8至9×10‑8西门子/米范围内，直径分布为2～20微米，比表面积为150～400平方米/克。2CN112723350A说明书1/7页一种锂电池正极花团状氟化石墨烯的制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂一次电池领域，尤其涉及一种锂电池正极花团状氟化石墨烯的制备方法。背景技术[0002]氟化碳材料(CFx)是目前世界上理论能量密度最高的锂原电池(锂/氟化碳电池)固态正极材料，在电子器件、生物医学和装备电源等领域有广阔应用前景。氟化碳材料根据碳源的不同，其性质也不尽相同，常见的氟化碳材料有氟化碳纤维、氟化石墨。[0003]随着纳米材料的蓬勃发展，以碳纳米管、石墨烯等纳米碳材料为碳源的氟化碳纳米管、氟化石墨烯也相继被开发利用。以氟化石墨、氟化石墨烯等为正极材料的锂/氟化碳电池是比能量最高的锂一次电池，氟化石墨(烯)中氟原子的含量(通常用氟碳比来表示)直接影