钠和钾因其易获得、低成本和与锂相似的化学性质而被认为是最有前途的负极候选材料。

近日，湘潭大学潘勇教授，雷维新副教授，潘俊安报道了一种新型的3D手风琴状氟化石墨纳米片（FGNSs）作为钠/钾原电池（SPBs/ PPBs）的正极材料。

文章要点

1）研究人员以石墨烯纳米片为原料，通过冷冻干燥和气体氟化制备了三种不同F/C比的FGNSs。为了同时获得优异的能量密度和倍率放电性能，研究人员通过改变温度来控制FGNSs-x中的氟含量，研究氟含量与电化学性能的关系。研究发现，FGNSs-x的氟含量（x即F/C比）随着氟化温度的升高而增加。在400°C、460 °C和500 °C时分别表示为FGNSs-0.6、FGNSs-0.9和FGNSs-1.0。

2）得益于其令人印象深刻的3D结构、高F/C比（1.0）和更多的表面C=C键（7.14%），FGNSs-x正极展现出前所未有的功率和能量密度。其中，FGNSs-1.0具有接近理论容量的非常高的比容量，分别为831.3和834.1 mAh g^-1。此外，SPBs和PPBs中FGNSs-1.0的最大能量密度分别为1960.5和2144.6 Wh kg⁻¹。Na/CF_x和K/CF_x电池的最大功率密度分别可达7076.8和6227.4 W kg⁻¹。而且，FGNSS-1.0在极端温度（−30~100 °C）、长时间储存（60 d）、高质量负载（3.6 mg cm⁻²）和软包电池等条件下，均表现出出色的电化学性能。

所开发的新型Na/CF_x和K/CF_x原电池系统在要求高功率、低成本和极端条件下正常使用的高能应用领域具有广阔的应用前景。

参考文献

Zhenya Luo, et al, Accordion-Like Fluorinated Graphite Nanosheets with High Power and Energy Densities for Wide-Temperature, Long Shelf-Life Sodium/Potassium Primary Batteries, Small 2021

DOI: 10.1002/smll.202008163

https://doi.org/10.1002/smll.202008163