天津大學(xué)研制成功高比能量氟化石墨烯鋰電池正極材料

鋰電池作為主要的化學(xué)儲能電源 因具有自放電率極低、放電電壓平緩等獨特的優(yōu)點得到廣泛的應(yīng)用。在所有的鋰電池正極材料中 氟化碳具有最高的質(zhì)量比容量 因此以氟化碳為正極材料的鋰—氟化碳 Li-CFx 電池具有比能量大、使用溫度范圍寬和工作電壓平穩(wěn)等獨特的優(yōu)點 但是傳統(tǒng)氟化碳中C-F鍵以共價鍵形式存在 導(dǎo)致其導(dǎo)電率極低 離子傳輸能力差 無法應(yīng)用于高倍率儲能電池的開發(fā)。

近日 天津大學(xué)材料學(xué)院封偉教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊 通過水熱剝離法制備了含有C-F半離子鍵的單層氟化石墨烯 并以其作為正極材料制作了高比能量鋰原電池。結(jié)果顯示 相比于商業(yè)化的氟化石墨 以氟化石墨烯為正極的鋰電池比能量提高了近30% 達(dá)到1 960 W·h/kg 同時還能夠在3C的倍率下穩(wěn)定放電 其比功率特性提高一個數(shù)量級 顯著改善了其電化學(xué)特性。相關(guān)研究成果作為封底文章發(fā)表于 《Nanoscale》期刊 2014,6, 2634-2641 。

該研究小組從2009年開始就在國家973和國家自然科學(xué)基金的支持下開始研究氟化碳納米材料實驗室已經(jīng)成功研制出用于鋰電池的氟化碳納米管、氟化碳納米纖維、氟化碳微球等材料。相關(guān)成果發(fā)表在《Journal of Power Sources》及《Electrochimica Acta》等期刊上。此次研發(fā)出的氟化石墨烯顯著提高了鋰電池的比能量和比功率 為新型電源電極材料的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。