锂/氟化碳（Li/CFₓ）一次电池因其超高理论能量密度、宽工作温域、长储存寿命等优势，在航空航天、军事装备、深海探测等领域具有不可替代的战略地位。然而，氟化石墨（FG）的紧密层状结构和强C─F共价键导致其放电过程中离子/电子传输缓慢、反应动力学迟滞，使得高能量密度与高功率密度难以兼得——低倍率下能量密度高但功率密度低，高倍率下功率密度提升却以牺牲能量密度为代价。这一”能量-功率权衡”困境长期制约着Li/CFₓ电池在极端高功率场景下的应用。
本文，兰州大学高文生 青年研究员、史蓉蓉 副教授、拜永孝 教授等在《Small》期刊发表名为”Modulating C─F Bonds of Fluorinated Graphite via Compounding Graphene Oxide for High-Energy/Power Lithium Batteries”的论文。该研究提出了一种环境友好、可规模化的液相剥离策略，利用氧化石墨烯（GO）对氟化石墨（FG）进行改性，成功制备了GO-FG复合正极材料。
该策略的核心创新在于双效协同：
(1) C─F键调控——rGO与FG的复合显著调节了C─F键的键强，使C─F键在放电过程中更容易发生电化学断裂，降低反应能垒；
(2) 原位剥离层状结构——GO在液相剥离过程中打开FG的紧密层间结构，同时构建了三维导电骨架，大幅提升电子/离子传输速率。
优化后的GO-FG复合正极实现了2740.00 Wh kg⁻¹的最大能量密度（0.01 C），并在50 C和80 C超高速率下分别输出84.88 kW kg⁻¹和119.33 kW kg⁻¹的超高功率密度。组装的柔性软包电池在0.1 C下容量达1.06 Ah，5 C下仍保持0.96 Ah。实验与理论计算共同揭示：rGO与FG的复合显著调控了C─F键强，原位剥离打开了CFₓ的层状结构并构建了导电框架，实现了放电过程中均匀的LiF转化和CFₓ的结构坍塌，协同增强了反应动力学。
图1、Comprehensive schematic of the use of exfoliation composite technology of x wt.%-rGO-EFG.
综上所述，本文开发了一种环保、高效且可扩展的复合策略，通过氧化石墨烯对FG进行改性，并实现了公斤级制备。得益于其剥离层结构和调制后的 C─F 键，Li/x wt.%-rGO-EFG 硬币电池表现出了卓越的性能：在 0.01 C 倍率下能量密度为 2740 Wh kg−1，在 50 C 和 80 C 的超高速率下，功率密度分别达到了 84.88 和 119.33 kW kg−1，创下了新纪录。在实际应用中，含1.236 g活性物质的23层柔性软包电池在5 C倍率下，放电容量达0.967 Ah，同时保持1874.96 Wh kg−1的能量密度。实验和理论结果表明，引入氧化石墨烯（GO）不仅能加速纤维素（FG）的剥离、建立导电网络并稳定复合结构，还能有效调节FG的C-F键强度，从而促进更均匀的LiF形成。这些协同效应共同推动了Li/FG电池能量密度和功率密度的均衡提升。这一绿色且可扩展的方法为设计下一代高性能电极材料提供了通用平台。
文献：https://doi.org/10.1002/smll.73573
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