EnSM锂电负极材料：H、F共掺杂调整石墨烯界面结构提高锂离子电池容量和稳定性

(1)    H和F共掺杂石墨烯具有分层多孔结构、良好的导电性和界面相容性。

(2)    分层多孔结构有助于以伪电容器为主的锂储存机制，具有高稳定性。

(3)    H和F平衡共掺杂石墨烯实现了两种元素具有独特多孔形态的储锂优势的结合。

H/F共掺杂，石墨烯，锂离子电池，稳定的SEI薄膜

1.为什么要研究碳材料在锂电池中的应用

随着智能无线设备的发展，锂离子电池（LIBs）用高性能电极材料得到了广泛的关注。碳基材料具有成本低、导电率高、能量密度高等优点，是金属锂负极的潜在替代材料。一般而言，现有纯碳（例如，372 mA h g-1用于石墨烯，300–600 mA hg-1用于单壁碳纳米管）作为LIBs负极的实际容量并不高。更糟糕的是，LIBs中某些碳材料的不稳定固体电解质界面（SEI）膜会持续消耗电解质，导致循环稳定性差。

2.提高锂离子电池容量的一般策略及存在的问题

(a) The schematic diagram of preparation for H1F1-GDY and the ball-and-stick model of two precursors. (b) Structural schematic diagram of H1F1-GDY and the advantages of H and F doped. (c–d) SEM images of H1F1-GDY from top view, inset of d: the structural model of H1F1-GDY. (e) SEM image of H1F1-GDY from side view. (f–g) TEM images of H1F1-GDY at different resolution. (h) The real photograph of H1F1-GDY. (i–k) The elemental mapping of H1F1-GDY.

图3. H1F1-GDY作为锂离子电池阳极的电化学性能

 (a) The cyclic voltammetry test at 0.1  mV s⁻¹. (b) Rate performance at gradually increase rates ranging from 0.05 to 5 A g⁻¹. (c) The cycle performance at 50 mA g⁻¹. (d) The stability of H1F1-GDY at 2 A g⁻¹. (e) The flexible test of H1F1-GDY as electrode in soft package LIB. (f) The cycle performance of H1F1-GDY at 5 A g⁻¹. (g) The performance of H1F1-GDY compared with some electrodes reported recent years.

老师介绍：

黄长水 教授

中国科学院青岛生物能源与过程研究所 博士生导师，中科院“百人计划”，国家优青，山东省杰青。主要研究功能性分子材料的设计，新型能源存储和转化材料的开发。

何建江，博士

2017年于中国科学院青岛生物能源与过程研究所获得工学博士学位，迄今为止于中科院青岛生物能源与过程所从事博士后工作。主要从事石墨炔、二硫化钼等二维材料在柔性储能器件中的应用研究。主持国家博士后基金、山东省博士基金、青岛市创新人才项目、研究所优秀博士后项目等多项科研项目。先后在化学、能源等方面的国际权威杂志Nature Communications、Energy&Environmental Science、AngewandteChemie International Edition发表相关论文30余篇，申请国家发明专利4项。