一种一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法，碳元素包覆在二硫化铁颗粒表面，二硫化铁的质量百分比含量为75%~99.5%，碳元素的质量百分比含量为0.5%~25%，具体步骤如下：将黄铁矿与碳源物质按质量比为(75~95)：(5~60)的比例混合，分散在分散剂中球磨1~10h，得到混合糊状物；将步骤得到的混合糊状物于真空干燥箱中80~150℃干燥1~10h，干燥后的前驱体材料在惰性气体保护下，加热至300~500℃保持1~8h，然后冷却至室温，过筛后得到一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料。
【技术实现步骤摘要】
一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法及用该 正极材料组装扣式电池的方法
本专利技术涉及一种一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法，还涉及一种 用该正极材料组装扣式电池的方法。
技术介绍
随着电子技术和信息技术的发展，世界对环境保护的日益重视，人们对化学电源 提出了更高的要求，普通的锌锰电池和碱锰电池已经满足不了高档电子设备的要求，这是 因为碱性电池在300miTl000mA恒电流放电的情况下，电池内的活性物质容易产生浓差极 化，从而导致电池内电阻增大，电池内部消耗增加，电池就无法进行长时间的高功率放电。 所以，作为具有高能量密度的锂电池在近年来发展越来越重视，特别是一种能够持续高功 率放电的锂-二硫化铁电池得到了广泛的应用。在锂电池中，锂-二硫化铁电池是一种以FeS2为正极活性材料、以金属锂为负极 活性材料并以有机电解液为电解液的一次电池。该一次电池的电压可以达到1.5V，可与碱 锰电池、镍氢、镍镉、锌银电池互换使用，其放电平台平稳、储存寿命长、安全性能优良。该 电池正极材料二硫化铁的理论容量为890mAh/g，单只AA (5号)电池的容量高于3000mAh， 特别是在重负载场合中使用时，其性能是普通电池的4?10倍。目前主要应用于数码相机、 MP3、掌上电脑、数字显示仪器、医疗器械等用电器中，也是寒冷气候下使用的自动调温器及 其他室外电子装置所用电池的理想选择。目前，用于锂-二硫化铁电池的正极材料通常是天然二硫化铁，该材料由黄铁矿 或白铁矿提纯处理得到，但处理后的材料中仍含有微量硅、砷、铬等金属或其氧化物的杂 质，直接用这种材料组装的一次扣式电池设计工作电压为1.5V，但其封口后的开路电压较 高，通常在2.8V以上，电压平台和大电流放电性能较差。为了降低电池的开路电压、改善电 压平台并提高电池的大电流放电性能，必须对天然二硫化铁材料进行改性处理。中国专利技术专利CN1877887A、CN102157736A公开了一次锂-二硫化铁电池二硫化铁 /碳复合正极材料的制备方法，但专利技术专利CN1877887A制备方法繁琐、复杂，所述导电剂为 石墨、炭黑及乙炔黑，成本较高，且二硫化铁与导电剂只是以混合形式存在，并不是包覆状 态；专利技术专利CN102157736A公开的制备方法其工艺流程耗时时间长，能耗高。中国专利技术专利CN102110856A公开了一次锂-二硫化铁电池的容量消耗处理办法， 对电池进行容量消耗处理，实际上就是降低新制电池的初始电压，该专利以锂或其合金制 品作为负极、二硫化铁作为正极，电解液为含有双三氟甲烷磺酰亚胺锂，在注入电解液后的0.5-15小时内开始放电，消耗电池设计容量的2.7%-3.3%，其开路电压从2.8V降到1.8V(该 专利提到未做容量消耗处理的电池其开路电压高于2.8V)。关于可以在电池制作完成时不 通过容量消耗处理即可降低初始开路电压的技术尚无人报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对一种能够降低锂-二硫化铁电池的开路电压，提高电池的大电流放电性，改善其放电平台而提出的一种高效、低成本、适合于工业化生产的一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法。本专利技术的另一个目是提供一种能够降低开路电压，提高电池的大电流放电性，改善其放电平台的用一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料组装扣式电池的方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:一种一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法，碳元素包覆在二硫化铁颗粒表面，二硫化铁的质量百分比含量为 759T99.5%，碳元素的质量百分比含量为0.59^25%，其特征在于:具体步骤如下:(1)将黄铁矿与碳源物质按质量比为(75~95): (5^60)的比例混合，分散在分散剂中球磨f 10h，得到混合糊状物；(2)将步骤(1)得到的混合糊状物于真空干燥箱中8(T15(TC干燥f10h，干燥后的前驱体材料在惰性气体保护下，加热至30(T50(TC保持llh，然后冷却至室温，过筛后得到一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料。此方法中，所述分散剂为水、甲醇、乙醇和丙酮中的一种或他们的混合物。[0011 ] 此方法中，所述碳源物质为葡萄糖、淀粉和蔗糖中的一种或它们的混合物。此方法中，所述惰性气体为氮气和氩气中的一种或它们的混合物，气体流速为0.r0.3L/min，所述过筛为200-325目筛。一种用一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料组装扣式电池的方法，其特征在于:具有以下步骤:(1)将一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料和导电剂按比例均匀混合，然后加入粘结剂、溶剂，一起搅拌成为正极浆料；(2)将正极浆料均匀涂覆在 集流体上，经烘干去除溶剂后，再将其辊压，分切成制作电池所需要的尺寸，得到正极圆饼，干燥后待用；(3)将钛酸锂以相同配比、相同方法制作成钛酸锂圆饼，干燥后待用；(4)将锂饼放入负极壳中，其上放置准备好的钛酸锂圆饼，上面放好隔膜，再把正极放在隔膜上面，在正极上面再放上一层相同直径的泡沫镍，加入LiI电解液，盖好正极壳，然后在油压机上封口，即得锂-二硫化铁扣式电池。此方法中，所述粘结剂为丙烯酸酯乳液、聚四氟乙烯乳液和聚偏氟乙烯乳液中的一种或它们的混合物，所述正极圆饼和钛酸锂圆饼的直径相同。本专利技术的优点效果在于:由于使用了上述方法，本专利技术的优点在于二硫化铁/碳复合正极材料的使用可以改善正极材料的浸润性和电子导电性，增加电子传递的通道，减小电子传递的阻力，有利于提高电子的运输效率；同时，通过热处理以及碳源物质在热处理过程中的膨胀等可以增加正极材料的有效比表面积，材料的吸液效果得到明显提高，因此， 此种方法制备得到的电池具有更好的大电流放电特性，放电平台电位明显提高；本专利技术的优点在于锂-二硫化铁扣式电池封口后直接使用时其开路电压大大降低，接近设计工作电压1.5V，无需预先对电池进行容量消耗处理，本专利技术产生上述效果的机理与电池中形成于负极表面的电解质界面膜有关，即作为负极的锂金属其化学性质较为活泼，其表面易与其他物质反应，生成一层电解质膜，而当钛酸锂和锂金属同时作为负极且钛酸锂与隔膜接触， 避免了锂金属直接与隔膜接触，这种情况下，上述界面膜有可能被破坏或改善，从而使得其开路电压降低。 本专利技术通过简单的配方和低成本的材料，制备出性能良好的二硫化铁正极材料， 并组装成锂-二硫化铁扣式电池，该制备方法简单、易控、成本低，大大改善了放电电压平台并提高了电池的大电流放电性能，具有很高的实用价值。本专利技术采用的电池组装技术，无需预先对电池进行容量消耗处理，直接使用时其开路电压即可达到降低的要求，以消除电解液泄漏和电池直接使用时突然大电流放电发生爆炸的安全隐患。【附图说明】图1为FeS2及碳包覆FeS2复合正极材料以锂饼或锂合金作为负极制成的扣式电池以1000mA时连续放电时的放电曲线比较:a:淀粉做碳源；b:鹿糖做碳源；c:葡萄糖做碳源;d:石墨做碳源；e:FeS2o图2为FeS2及碳包覆FeS2复合正极材料以钛酸锂+锂饼或锂合金作为负极制成的扣式电池以1000mA时连续放电时的放电曲线比较:a:淀粉做碳源；b:蔗糖做碳源；c:葡萄糖做碳源；d:石墨做碳源；e:FeS2o【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明:本专利技术如图1、2所示，一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法，碳元素包覆在二硫化铁颗粒表面，二硫化铁的质量百分比含量为75%~99.5%，碳元素的质量百分比含量为0.5%~25%，其特征在于：具体步骤如下：(1)?将黄铁矿与碳源物质按质量比为(75~95)：(5~60)的比例混合，分散在分散剂中球磨1~10h，得到混合糊状物；(2)?将步骤(1)得到的混合糊状物于真空干燥箱中80~150℃干燥1~10h，干燥后的前驱体材料在惰性气体保护下，加热至300~500℃保持1~8h，然后冷却至室温，过筛后得到一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料。
【技术特征摘要】
1.一种一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法，碳元素包覆在二硫化铁颗粒表面，二硫化铁的质量百分比含量为759T99.5%，碳元素的质量百分比含量为0.59^25%， 其特征在于:具体步骤如下:(1)将黄铁矿与碳源物质按质量比为(75、5): (5^60)的比例混合，分散在分散剂中球磨f 10h，得到混合糊状物；(2)将步骤(1)得到的混合糊状物于真空干燥箱中8(T15(TC干燥f10h，干燥后的前驱体材料在惰性气体保护下，加热至30(T50(TC保持llh，然后冷却至室温，过筛后得到一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料。2.根据权利要求1所述的一种一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法，该碳包覆二硫化铁复合正极材料中二硫化铁的质量百分比含量为75%，碳元素的质量百分比含量为25%，具体步骤如下:(1)将黄铁矿与淀粉按质量比为75:60的比例混合，分散在适量水溶液中球磨8h，得到混合糊状物；(2)将步骤(1)得到的混合糊状物于真空干燥箱120°C干燥5h，干燥后的前驱体材料在惰性气体保护下，加热至400°C保持5h，然后冷却至室温，过筛后得到颗粒状的一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料。3.根据权利要求1所述的一种一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法，二硫化铁的质量百分比含量为90%，碳元素的质量百分比含量为10%，具体步骤如下:(1)将黄铁矿与蔗糖按质量比为90:24的比例混合，分散在水溶液中球磨5h，得到混合糊状物；(2)将步骤(1)得到的混合糊状物于真空干燥箱中120°C干燥5h，干燥后的前驱体材料在惰性气体保护下，加热至400°C保持8h，然后冷却至室温，过筛后得到一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料。4.根据权利要求1所述的一种一次锂电池二硫化铁/碳复合正极材料的制备方法，二硫化铁的质量百分比含量为95%，碳元素的质量百分比含量为5%，具体步骤如下:(1)将黄铁矿与葡萄糖按质量比为95:12.5的比例混合，分散在水溶液中球磨10h，得到混合糊状物；(2)将步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：关成善，宗继月，孟博，王晓卫，杜显振，
申请(专利权)人：山东神工海特电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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