欧阳晓平/潘勇/潘俊安AM：氟化石墨烯纳米片的表面工程使超快锂/钠/钾一次电池成为可能

氟化碳（CF _x）被认为是一种有前途的锂/钠/钾原电池正极材料，具有优异的理论能量密度。然而，由于高度氟化的CF _x中C-F键的强共价性，因此实现高能量和功率密度仍然是一个巨大挑战。

在此，湘潭大学欧阳晓平研究员、潘勇教授、潘俊安等人结合表面脱氟和氮掺杂的有效表面工程策略使氟化石墨烯纳米片（DFG-N）具有可控的导电纳米层和可控的C-F键。DFG-N为锂原电池提供了前所未有的双重性能，在50 C的超快倍率下，功率密度为77456 W kg^-1，能量密度为1067 Wh kg^-1，这是迄今为止报道的最高水平。

DFG-N 的钠原电池和钾原电池在 10 C 时分别实现了 15256 W kg^-1 和 17881 W kg^-1 的创纪录功率密度。表征结果和密度泛函理论计算表明，DFG-N的优异性能归因于表面工程策略，该策略在不牺牲高氟含量的情况下显着提高了电子和离子电导率。

图1. DFG-N的结构表征

总之，该工作对氟化石墨烯纳米片进行了一种有效的表面工程策略，该策略结合表面脱氟和氮掺杂来构建具有厚度可控的纳米级导电层，以增强电子和离子电导率。采用表面工程技术从FG中获得纳米片结构的DFG-N材料，保留了高氟含量、高N掺杂含量、层间间距扩大、润湿性好、比表面积大、电化学活性的C-F键等优势。因此，首次在Li/CFx原电池中实现了创纪录的高功率密度。Li/DFG-N电池在50 C的超快倍率下具有77456Wkg-1的功率密度，在1C下具有1828 Wh kg1的超高能量密度。

此外，在Na/CFx和K/CFx电池中实现了前所未有的放电倍率(10C)和超高功率能量(SPBs为15256 W kg-l,PPBs为17881Wkg-l)，高于文献报道的多数L/CFX电池。因此，该工作展示了一种通过表面工程实现超高功率密度而不降低氟含量和能量密度的策略，并为开发先进的超快Li/Na/K一次电池指明了道路。

图2.电池性能

Surface Engineering of Fluorinated Graphene Nanosheets Enables Ultrafast Lithium/Sodium/Potassium Primary Batteries, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202303444

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