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哈爾濱工程大學Kui Cheng和Dianxue Cao課題組--高質量氟化石墨烯的電弧放電生產及作為鋰離子電池的負極
        鋰離子電池(LIB)在便攜式電子產品和電動汽車中的應用受到了極大的關注,但是,在尋求具有出色倍率性能的高容量正極材料方面仍然存在挑戰,因此有可能提高能量/功率密度。在這里,我們報告了高品質F改性石墨烯的電弧放電生產,作為具有高倍率性能LIB的負極。通過F-改性的結果,獲得的石墨烯顯示出高的C/O原子比、優異的電導率以及更皺和起皺的表面。有趣的是,在第一個Li+插入過程中原位形成的LiF納米粒子不僅可作為屏障來有效防止石墨烯片的團聚和重新堆疊,而且還可以增加層間間距,從而實現快速的Li+離子插入/萃取。這些優化的功能使所得的F改性石墨烯具有較高的可逆容量(在100 mA g-1下為783.2 mAh g-1),出色的速率性能(在10 A g-1下為298.5 mAh g-1)和出色的循環穩定性(1000次循環后,容量保留率>91%),在高能量動力LIB中具有廣闊的應用前景。
 
 
Figure 1. (a)F-修飾的石墨烯形成過程的示意圖。(b)通過電弧充電法制備的F改性石墨烯粉末的照片。(c-d)F修飾石墨烯的TEM圖像。(e)STEM圖像和相應的EDX元素映射圖像。(f-g)F改性石墨烯的HRTEM圖像。(h-i)通過(f)和(g)中所示的黃線,F-改性石墨烯中間層的d-間距。(j)AFM圖像(插圖:F修飾的石墨烯納米片的高度輪廓)。
 
 
Figure 2. F改性石墨烯組裝的Li半電池裝置的Li+儲存特性。(a)CV曲線。(b)充放電曲線。(c)倍率性能。(d)與先前報告比較。(e)循環前后F改性石墨烯的EIS光譜。(f)循環穩定性。
 
  
Figure 3. (a)F-改性石墨烯在初始階段的充放電曲線。F-改性石墨烯在五個狀態下的(b)異位XRD、(c)異位拉曼光譜、(d)C 1s和(e)F 1s的異位XPS光譜、(f)原位EIS光譜和(g)阻抗關系圖
 
 
Figure 4. (a)和(b)循環后F-改性石墨烯的TEM圖像。循環后LiF納米顆粒(c-e)和石墨烯(f)區域的HRTEM。(g)STEM和相應的EDX元素映射。(h)循環后F改性石墨烯的AFM。(i)循環之前和之后,F修飾石墨烯電極的伏安響應。(j)循環前后擴散和電容容量的貢獻率。(k)峰值電流與掃描速率的對數圖。(l)LiF納米顆粒發泡對Li+儲存性能影響的示意圖。(a)的插入是相應的SAED模式。
 
       相關研究成果于2020年由哈爾濱工程大學Kui Cheng和Dianxue Cao課題組,發表在Chemical Engineering Journal(2020, 392, 123668)上。原文:Arc-discharge production of high-quality fluorine-modified graphene as anode for Li-ion battery。

轉自《石墨烯雜志》公眾號

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