天津大学研制成功高比能量氟化石墨烯锂电池正极材料

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1 960 W·h/kg 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。