高比能量氟化石墨烯锂电池正极材料研制成功

从天津大学传来消息，锂电池作为主要的化学储能电源，因具有自放电率极低，放电电压平缓等独特的优点得到广泛的应用。在所有的锂电池正极材料中，氟化碳具有最高的质量比容量，因此以氟化碳为正极材料的锂-氟化碳（Li-CFx）电池具有比能量大、使用温度范围宽和工作电压平稳等独特的优点，但是传统氟化碳中C-F键以共价键形式存在，导致其导电率极低，离子传输能力差，无法应用于高倍率储能电池的开发。

近日，天津大学材料学院封伟教授所带领的团队，通过水热剥离法制备了含有C-F半离子键的单层氟化石墨烯，并以其作为正极材料制作了高比能量锂原电池。结果显示，相比于商业化的氟化石墨，以氟化石墨烯为正极的锂电池比能量提高了近30%，达到1960 Wh kg-1；同时还能够在3C的倍率下稳定放电，其比功率特性提高一个数量级，显著改善了其电化学特性。相关研究成果作为封底文章发表于《Nanoscale》期刊（2014,6, 2634-2641）。

该研究小组从2009年开始就在国家973和国家自然科学基金的支持下开始研究氟化碳纳米材料，实验室已经成功研制出用于锂电池的氟化碳纳米管、氟化碳纳米纤维、氟化碳微球等材料。相关成果发表在《Journal of Power Sources》及《Electrochimica Acta》等期刊上。此次研发出的氟化石墨烯显著提高了锂电池的比能量和比功率，为新型电源电极材料的发展奠定了技术基础。