锂电材料新突破--氟化石墨

氟化石墨是碳和氟直接反应而制得的一种石墨层间化合物。其化学结构式可用（CFx）n来表示。其中X为不定值，大小为0＜X＜1.25。氟化石墨的性质随分子式中碳和氟的比值不同而不同。CF（1-1.25）称为高氟化度石墨，CF（0.5-0.99）被称之为低氟化度石墨，石墨颜色随着氟含量的增加，由灰黑色变为雪白色，氟化程度越高氟化石墨的润滑性能就越好。

氟化度石墨具有高优良的热稳定性，是电和热的绝缘体，经过凤谷锂电粉体小型回转窑的烧结，不受强酸和强碱的腐蚀，润滑性能超过二硫化钼和鳞片石墨，试验证明，在任意温度下，其磨损寿命优于二硫化钼。高氟化度石墨作为润滑腊的添加剂，能显着提高部件的支承负荷和降低润滑部件的表面温度。

由于石墨呈层状结构，层面内碳原子间距1.4?，通过共价键牢固地连结在一起，而层面间碳原子间距为3.35?，其间仅有微弱的范德华力作用，因而石墨层间易插入异类物质而形成石墨层间化合物。当石墨层间插入物为氟时，可形成的石墨层间化合物即为氟化石墨。氟化石墨随其中氟碳比的差异而具有不同特性，但只有氟碳比不小于1的氟化石墨（CFx）n才具有良好的化学、热压稳定性。在这种氟化石墨中，氟与碳原子的2Pz电子形成共价键，层面内碳原子间距增至1.52?，并且层面发生弯曲，从而失去石墨的导电性，成为绝缘体；同时，由于氟原子的电负性，使层间碳原子间距由3.35?伸展至7.O8?，导致层间能大大降低，润滑性能显着提高。

由松下电池制成的（CFx）n-Li电池，广泛应用于计算机、手机、钟表、照相机、摄录象机和集成电路储存器上，该电池具有以下特点：（A）电压及电流密度高；该电池具有较高的电压及电流密度。（B）利用率高，电位平坦性优异：该电池生成导电性高的碳，故其利用率为100%，由于内电阻不增加，因此放电电位可以稳定在放电末期。（C）贮存性能好，持续时间长，氟化石墨不论在电化学和热力学上都是稳定的，自发电率也非常小，每年为0.5%，能在很宽的温度范围内使用，一般使用温度范围为-20~700℃。氟化石墨的型式大体上和碳素材料的结晶度和晶体取向有关，这预示着生产高能电池之前景，目前氟化石墨电池在国外已得到普遍应用，有纽扣型、投币式、圆柱型、针型几种。