由UNIST能源与化学工程学院Jong-BeomBaek教授及其团队领导的研究小组在电池技术方面取得了重大突破。他们开发了一种创新方法，能够使用聚四氟乙烯(PTFE)和石墨安全合成氟化碳材料(FCM)。氟化碳材料因其卓越的稳定性而受到广泛关注，这归因于强大的 CF 键(碳单键中最强的键)。然而，传统的氟化方法涉及氢氟酸(HF)等剧毒试剂，使其不适合实际应用。

在这项研究中，研究团队引入了一种简单且相对安全的方法，通过 PTFE(日常用品中常用的化合物)的机械化学解聚和石墨的破碎来大规模合成 FCM。通过利用引发机械和化学反应的球磨技术，他们成功生产出了性能比石墨显着提高的 FCM。

在传统氟化碳生产中使用氟气或氢氟酸等有害化合物会引发安全问题，增加与严格安全措施相关的制造成本。为了应对这些挑战，Baek 教授的团队设计了一种使用 PTFE 的固相氟化方法，PTFE 是一种惰性聚合物，以其在大气条件下的稳定性和口服无害性而闻名。

通过实验，我们发现，如果 PTFE 承受的能量高于其承受能力，会导致分子链断裂和自由基形成，从而引发反应，从而生成氟化碳络合物。然后，在后续过程中，这些复合物粘附到石墨颗粒的表面和边缘。

与传统的石墨阳极相比，所得的 FCM 表现出卓越的存储容量和电化学稳定性。在 50 mA/g 的低充电速率下，FCM 的存储容量比石墨高 2.5 倍(951.6 mAh/g)，而在 10,000 mA/g 的高充电速率下，其存储容量高出十倍(329 mAh/g)。 G)。值得注意的是，即使在以 2,000 mA/g 的速率进行 1,000 多次充电/放电循环后，FCM 仍保留了 76.6% 的初始容量，而石墨仅为 43.8%。

“这项研究不仅强调了安全的氟化方法，还强调了固相反应的更广泛潜力，”UNIST 能源与化学工程学院的研究员 Boo-Jae Jang 表示。

“这项研究促使我们重新考虑周围环境中常见的材料，”白教授补充道。他进一步强调了理解固相反应的重要性，因为它为开发以前未探索过的新型材料打开了大门。

该研究结果已于 2023 年 7 月 27 日在《先进功能材料》在线版上正式发表。 这项工作得到了 UNIST 的英国品牌和碳中和项目以及国家研究中心的创意研究计划项目的支持。韩国研究基金会(NRF)。

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