具有高电负性和低极化率的氟 (F) 原子可以很容易地修饰碳基电极材料的表面。然而，这伴随着完全不可逆和不受控制的反应活性，从而阻碍了其在可充电电子器件中的使用。因此，深刻理解C−F构型的电化学效应，有助于实现优异的电化学性能。这里，通过直接气体氟化，合成了氟化和还原的氧化石墨烯（FrGO）。所制备的11%-FrGO电极表现出高的电容量（0.1 A g-1@1365 mAh g-1），显著的倍率性能和良好的稳定性（1000 次循环，电容保留率为64%）。此外，加热处理的 FrGO (11%-FrGO(A)) 电极（其中C-F键构型可以通过简单的热处理调控），显示出长期的稳定性（1000 次循环后电容保留率为 80%）。引入F原子增强了锂离子的吸附和电子转移，加速了锂离子扩散，同时促进了固体电解质界面层的形成。特别地，C-F构型在增强电化学稳定性方面发挥着重要作用。这项研究结果为可充电设备领域提供了有价值的见解。
 
  
Figure 1.（a）通过直接气体氟化合成FrGO的示意图。（ b ）基于XPS数据分析的FrGO样品中的原子比。(c) GO和FrGO样品的 C 1s XPS光谱。(d) GO和 FrGO样品的XRD衍射图。
 
  
Figure 2. (a) GO 和 (b) 11%-FrGO 的SEM图像。11%-FrGO 的 (c) 碳（灰色）和（d）氟（黄色）的STEM 元素映射，对应于插图中的矩形区域。
 
  
Figure 3．(a) GO 和 FrGO 电极在不同电流密度下的倍率性能。(b) 在电压范围 0.1~1 V内计算的b值。（c）GO 和 11%-FrGO 在第二个循环中的 GITT 曲线。 (d) GO和FrGO 电极在锂化过程中的锂离子扩散系数。(e) GO 和 FrGO 样品的 ζ-电位与 DEC 溶剂中 LiPF6 浓度的函数关系。(f)进行倍率性能测试后的GO 和FrGO电极的Nyquist图。
 
 
Figure 4．(a) 氮气气氛下18%-FrGO 的TGA 热分析曲线。(b) 11%-FrGO、18%-FrGO和11%-FrGO(A)的F 1s XPS光谱。(c) 11%-FrGO 和11%-FrGO(A) 电极在5 A g-1 电流密度下循环3000次的循环稳定性。
  
       该研究工作由韩国科技大学Sungho Lee课题组于2021年发表在ACS Appl. Mater. Interfaces期刊上。原文：Understanding an Exceptionally Fast and Stable Li-Ion Charging of Highly Fluorinated Graphene with Fine-Controlled C−F Configuration。

转自《石墨烯研究》公众号