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鋰電材料新突破--氟化石墨

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2020-06-10 14:43【

氟化石墨是碳和氟直接反應(yīng)而制得的一種石墨層間化合物。其化學(xué)結(jié)構(gòu)式可用(CFx)n來(lái)表示。其中X為不定值,大小為0<X<1.25。氟化石墨的性質(zhì)隨分子式中碳和氟的比值不同而不同。CF(1-1.25)稱為高氟化度石墨,CF(0.5-0.99)被稱之為低氟化度石墨,石墨顏色隨著氟含量的增加,由灰黑色變?yōu)檠┌咨?,氟化程度越高氟化石墨的?rùn)滑性能就越好。

氟化度石墨具有高優(yōu)良的熱穩(wěn)定性,是電和熱的絕緣體,經(jīng)過鳳谷鋰電粉體小型回轉(zhuǎn)窯的燒結(jié),不受強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的腐蝕,潤(rùn)滑性能超過二硫化鉬和鱗片石墨,試驗(yàn)證明,在任意溫度下,其磨損壽命優(yōu)于二硫化鉬。高氟化度石墨作為潤(rùn)滑臘的添加劑,能顯著提高部件的支承負(fù)荷和降低潤(rùn)滑部件的表面溫度。

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由于石墨呈層狀結(jié)構(gòu),層面內(nèi)碳原子間距1.4?,通過共價(jià)鍵牢固地連結(jié)在一起,而層面間碳原子間距為3.35?,其間僅有微弱的范德華力作用,因而石墨層間易插入異類物質(zhì)而形成石墨層間化合物。當(dāng)石墨層間插入物為氟時(shí),可形成的石墨層間化合物即為氟化石墨。氟化石墨隨其中氟碳比的差異而具有不同特性,但只有氟碳比不小于1的氟化石墨(CFx)n才具有良好的化學(xué)、熱壓穩(wěn)定性。在這種氟化石墨中,氟與碳原子的2Pz電子形成共價(jià)鍵,層面內(nèi)碳原子間距增至1.52?,并且層面發(fā)生彎曲,從而失去石墨的導(dǎo)電性,成為絕緣體;同時(shí),由于氟原子的電負(fù)性,使層間碳原子間距由3.35?伸展至7.O8?,導(dǎo)致層間能大大降低,潤(rùn)滑性能顯著提高。

由松下電池制成的(CFx)n-Li電池,廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、手機(jī)、鐘表、照相機(jī)、攝錄象機(jī)和集成電路儲(chǔ)存器上,該電池具有以下特點(diǎn):(A)電壓及電流密度高;該電池具有較高的電壓及電流密度。(B)利用率高,電位平坦性優(yōu)異:該電池生成導(dǎo)電性高的碳,故其利用率為100%,由于內(nèi)電阻不增加,因此放電電位可以穩(wěn)定在放電末期。(C)貯存性能好,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),氟化石墨不論在電化學(xué)和熱力學(xué)上都是穩(wěn)定的,自發(fā)電率也非常小,每年為0.5%,能在很寬的溫度范圍內(nèi)使用,一般使用溫度范圍為-20~700℃。氟化石墨的型式大體上和碳素材料的結(jié)晶度和晶體取向有關(guān),這預(yù)示著生產(chǎn)高能電池之前景,目前氟化石墨電池在國(guó)外已得到普遍應(yīng)用,有紐扣型、投幣式、圓柱型、針型幾種。


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