一種基于阿拉伯膠-明膠的碳包覆氟化碳正極材料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于阿拉伯膠-明膠的碳包覆氣化碳正極材料制備方法，屬于電 池正極材料，特別是一次電池正極材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近十年來(lái)，隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)其作為重要?jiǎng)恿υ粗坏碾姵匾灿?著更的優(yōu)性能要求。其中一次電池在軍事、先進(jìn)醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用也是有增無(wú) 減。目前，應(yīng)用最普遍的一次電池有裡-二氧化儘電池和堿性鋒儘電池，而二氧化儘正極材 料的理論比容量只有308mAhgi，將其應(yīng)用于屯、臟起搏器，則只能持續(xù)3年。氣化碳（CFx) 正極材料的理論比容量能達(dá)到865mAhg1，是目前理論比容量最高的一次電池正極材料，并 且具有環(huán)保無(wú)污染、安全性高、溫度范圍寬（-30~8(TC)、工作電壓平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，是近年來(lái) 研究的熱點(diǎn)。
[0003] 但是，氣化碳導(dǎo)電性差，導(dǎo)致裡氣化碳電池極化嚴(yán)重，電壓平臺(tái)低，放電功率小，影 響了其目前的應(yīng)用范圍。為此，研究者們嘗試了很多改進(jìn)氣化碳性能的方法。Q.Zhang等人 采用熱解聚偏氣依?。≒VD巧的方法對(duì)CFx進(jìn)行了表面碳包覆，W提高其電導(dǎo)率，所制備的 裡氣化碳電池電壓有所提高，電池倍率放電性能得到改善。然而，采用該方法制備的碳包覆 氣化碳，顆粒容易團(tuán)聚，比表面積降低，影響電極材料的功率密度和活性物質(zhì)利用率。
[0004] 本發(fā)明提供的一種基于阿拉伯膠-明膠的碳包覆氣化碳正極材料制備方法，先采 用復(fù)凝聚法在氣化碳表面包覆一層阿拉伯膠-明膠，再經(jīng)過(guò)碳化形成碳包覆氣化碳正極材 料。本發(fā)明制備了不易團(tuán)聚的碳包覆氣化碳正極材料，提高了材料的導(dǎo)電性和比表面積，從 而能提高電池電壓平臺(tái)和倍率放電性能。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)〇化]本發(fā)明的目的在于提供一種基于阿拉伯膠-明膠的碳包覆氣化碳正極材料制備 方法，該方法所制得的碳包覆氣化碳正極材料導(dǎo)電性好、比表面積大、不易團(tuán)聚的，該正極 材料應(yīng)用于裡氣化碳電池可W提升電池放電平臺(tái)并且大幅提升電池倍率放電性能。
[0006] 本發(fā)明公開(kāi)的一種基于阿拉伯膠-明膠的碳包覆氣化碳正極材料制備方法，先采 用復(fù)凝聚法將氣化碳顆粒表面包覆一層阿拉伯膠-明膠制成氣化碳微膠囊顆粒，再將氣 化碳表面包覆的阿拉伯膠-明膠進(jìn)行碳化而成。
[0007] 所述的氣化碳顆粒為氣化焦炭、氣化石墨、氣化石墨締、氣化碳纖維、氣化碳納米 管顆粒材料中的一種或幾種。優(yōu)選的氣化碳顆粒粒徑分布在2~20ym之間，氣碳原子比 為 0. 8 ~1. 2。
[0008] 所述的復(fù)凝聚法，包括W下工藝步驟：
[0009] (1)配置溶液
[0010] 將明膠5~50gL郝阿拉伯膠5~50gL1加入蒸饋水中，加入表面活性劑，攬勻 并調(diào)節(jié)抑為6. 5~9. 5 ;再將氣化碳10~100gLI加入溶液中，攬拌至混合均勻。 W11] 所述明膠與阿拉伯膠質(zhì)量之比為1:2~2:1之間，明膠與阿拉伯膠質(zhì)量之和與氣 化碳的質(zhì)量比為0. 1:1~2:1。
[0012] 所述表面活性劑為烷基酪聚氧乙締酸（OP-IO)或聚乙締醇（PVA)中的一種或兩種 混合，濃度為0.05~2.OgL1。 陽(yáng)01引 似乳化
[0014] 將步驟（1)所配置的溶液置于40~60°C的恒溫水浴中，并在400~80化pm的條 件下攬拌10~30min，使之形成微乳液。 陽(yáng)〇1引 做交聯(lián)固化
[0016] 將步驟似的溶液用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~10%的醋酸溶液在20~50min內(nèi)逐漸調(diào)節(jié) 抑至4. 5~5. 5,反應(yīng)0. 5~化；再將溫度降至1~8°C，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5~15%戊二醒溶 液20~200血L1，反應(yīng)0. 5~化。
[0017] (4)再固化
[0018] 加入為步驟（3)溶液體積1~3倍的蒸饋水稀釋，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~15%的NazCOj 溶液調(diào)節(jié)抑為7~11 ;再升溫至40~60°C，保持40~80min。將溶液降至20~30°C，攬 拌6~1她。
[0019] 妨洗涂分離
[0020]將步驟（4)的溶液溫度降至20~30°C，攬拌8~16h，離屯、并洗涂干凈。置于40~ 80°C的真空干燥箱干燥6~12h。制得阿拉伯膠-明膠包覆氣化碳的微膠囊。
[0021] 所述的碳化，為高溫?zé)峤馓蓟驖饬蛩崽蓟小?br>[0022] 所述的高溫?zé)峤馓蓟癁樵诘獨(dú)饣驓鈿獾缺Ｗo(hù)氣氛下，250~450°C保溫2~地。
[0023] 所述的濃硫酸碳化為置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于90%的濃硫酸中攬拌，反應(yīng)2~20h。
[0024] 本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明在氣化碳表面包覆碳，可W提高導(dǎo)電性，有利于電子 傳輸，提高電池放電倍率；2、本發(fā)明采用復(fù)凝聚法在氣化碳表面先包覆一層聚脈，使氣化碳 被包覆后顆粒不團(tuán)聚，并且碳化后仍能保持顆粒的獨(dú)立性，用于制備電池時(shí)，有利于活性 物質(zhì)分散均勻，增加電極反應(yīng)活性面積，；3、本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)批量穩(wěn)定生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[00巧]【圖1】為微膠囊化碳包覆氣化碳正極材料的制備流程圖及結(jié)構(gòu)示意圖。！為氣化 碳；2為阿拉伯膠-明膠；3為碳。
[00%]【圖2】為實(shí)施例1制得的微膠囊化碳包覆氣化碳正極材料與氣化碳正極材料制成 的電池恒流放電曲線圖。（a)為原氣化石墨的放電曲線；化）為碳包覆后氣化石墨的放電曲 線。
【具體實(shí)施方式】
[0027] W下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說(shuō)明本
【發(fā)明內(nèi)容】
，而不是限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。 陽(yáng)0測(cè)實(shí)施例1
[0029] 取氣碳原子比為1. 0的氣化石墨，顆粒大小為5~10 ym。
[0030] 先用復(fù)凝聚法在氣化碳表面包覆一層阿拉伯膠-明膠，具體工藝如下： 陽(yáng)O川 （1)配置溶液 陽(yáng)03引將明膠Ig和阿拉伯膠Ig加入100血蒸饋水中，加入表面活性劑0.IgOP-IO和 0.IgPVA作表面活性劑攬勻，攬勻并調(diào)節(jié)抑為8.0 ;再將氣化碳4g加入溶液中，攬拌至混 合均勻。 柳3引似乳化
[0034] 將步驟（1)所配置的溶液置于50°C的恒溫水浴中，并在60化pm的條件下攬拌 15min，使之形成微乳液。
[0035] (3)交聯(lián)固化
[0036] 將步驟似的溶液用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的醋酸溶液在30min內(nèi)逐漸調(diào)節(jié)抑至4. 7， 反應(yīng)Ih;再將溫度降至5°C，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%戊二醒溶液10血L1，反應(yīng)比。
[0037] (4)再固化
[0038] 加入為步驟（3)溶液體積2倍的蒸饋水稀釋，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NazCOs溶液調(diào) 節(jié)抑為9 ;再升