摘要：锂-氟化碳（Li-CFx）一次电池由于其具有超高能量密度（2180 Wh/kg）、长储存寿命（超过10年）和低自放电等优势，已广泛应用于航空航天和深海探测等一些重要特殊领域。由于CFx的放电产物包含难以解离的氟化锂（LiF）和通常需要至少5.2 V电压才能氟化
锂-氟化碳（Li-CFx）一次电池由于其具有超高能量密度（2180 Wh/kg）、长储存寿命（超过10年）和低自放电等优势，已广泛应用于航空航天和深海探测等一些重要特殊领域。由于CFx的放电产物包含难以解离的氟化锂（LiF）和通常需要至少5.2 V电压才能氟化的碳，这种电池自问世以来就被认为是不可充电的。
2024年期刊Advanced Materials报道研究人员针对此问题提出了电极氧掺杂和电解液配方调控的双重策略，制备出高效可充电的Li-CFx二次电池体系。
在该项工作中，研究人员使用氧化处理的氟化石墨（称为CFO）作为正极，并使用氟化铯（CsF）-三苯基二氯化锑（TSbCl）改性的电解液。在氟化石墨中引入Mn2+-O催化剂和多孔形貌，可以促进Li-F在充电时的高效裂解；在电解液中使用三苯基二氯化锑（TSbCl）作为阴离子受体和氟化铯（CsF）作为产物调节剂，不但能够促进更容易解离的CsLiF2产物的优先生成（相比于常规的不易解离的LiF产物），同时还构建了TSbCl主导的界面保护层，以限域锂-氟基产物并减少正极侧氟化物的损失。
这些效应助力了高倍率、大容量、长寿命、低极化的可逆Li-CFx二次电池前所未有的实现。测试结果显示，Li-CFO电池正极不仅实现了高达1012 Wh/kg的能量密度，而且在10和20 A/g的超高电流密度下分别实现了高达19873和38342 W/kg的功率密度。即使在10和20 A/g下运行，电池也表现出超过600和260次的稳定循环，其可逆容量仍然可高达381和364 mAh/g，容量保持率分别为98%和96%。
这种Li-CFO电池体系展现出良好的应用前景，它能够在低温下运行（例如，在-20℃下释放超过280 mAh/g的可逆容量），具有低自放电能力（即长的储存寿命），可进行大规模软包电池制造和成功运行，并且可实现高活性材料负载（5-6 mg/cm2）。这一工作使得Li-CFx体系超越了以往仅作为一次电池的角色，有望转变成为兼具低充电电压、高能量/功率密度、高容量保持率以及长循环寿命的快充型二次电池体系。文中使用的氟化石墨购买自先丰纳米，产品编号XF079。
XF079高品纳米级氟化石墨
外观：灰白色粉末
厚度：＜10 nm
片径：0.5-10 μm
氟含量：50-60wt%
文献名称：
Enable Rechargeable Carbon Fluoride Batteries with Unprecedented High Rate and Long Life by Oxygen Doping and Electrolyte Formulation
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来源：肖潇看科技