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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