高能量密度、高安全性的先进正极材料是储能领域的迫切需求。在锂一次电池(LPB)系统所采用的转换型正极中，碳氟化物（CFx）正极在40~170 ℃的极宽温度范围内表现出优异的电化学性能，其理论重量能量密度为3725 W h kg-1，体积能量密度为9313 W h L-1，在便携式电子设备、微型医疗电子设备和军事设备等各个具体应用领域都取得了巨大成功。然而，由于低电子传导性和固有的临界动力学问题，CFx表现出严重的电压延迟、较差的倍率性能和较少的活性物质利用率。
近日，中科院化学所李玉良院士，黄长水研究员实现了一种新型的CFx二维封装（碳氟化物/石墨炔异质结构（CFx/GDY）），并通过充分的电子结构调制来提高CFx正极的电化学性能。
文章要点
1）研究表明，二维封装的CFx/GDY杂化材料具有较高的比容量和优异的倍率性能。二维封装确保了活性材料和导电介质之间高效和增强的连接性，为离子迁移提供了稳定的3D网络通道，也提供了快速的电子转移。
2）CFx/GDY杂化材料的电荷分布和能隙明显不同于CFx杂化材料，这表明CFx/GDY杂化材料具有有效的电子结构调制，导致了较小的初始电压延迟、加速的动力学行为和良好的电子导电性。这种包覆可以改变电极界面，改善正极和电解液之间的结构和界面稳定性，显著地在循环时紧密接触，减少电荷传质阻力。此外，包覆后的LiF颗粒能够有效地抑制LiF在表面的聚集，有利于锂离子向体相结构的扩散。
参考文献
Jingchi Gao, et al, High energy density primary cathode with a mixed electron/ion interface, Mater. Horiz., 2022
DOI: 10.1039/d2mh00635a
https://doi.org/10.1039/d2mh00635a
