天津大學研制成功高比能量氟化石墨烯鋰電池正極材料

天津大學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儲能電源 因具有自放電率極低、放電電壓平緩等獨特的優點得到廣泛的應用。在所有的鋰電池正極材料中 氟化碳具有最高的質量比容量 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等獨特的優點 但是傳統氟化碳中C-F鍵以共價鍵形式存在 導致其導電率極低 離子傳輸能力差 無法應用于高倍率儲能電池的開發。

近日 天津大學材料學院封偉教授所帶領的團隊 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。結果顯示 相比于商業化的氟化石墨 以氟化石墨烯為正極的鋰電池比能量提高了近30% 達到1 960 W·h/kg 同時還能夠在3C的倍率下穩定放電 其比功率特性提高一個數量級 顯著改善了其電化學特性。相關研究成果作為封底文章發表于 《Nanoscale》期刊 2014,6, 2634-2641 。

該研究小組從2009年開始就在國家973和國家自然科學基金的支持下開始研究氟化碳納米材料實驗室已經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。相關成果發表在《Journal of Power Sources》及《Electrochimica Acta》等期刊上。此次研發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展奠定了技術基礎。