通过石墨烯薄片的自适应表面氟化实现自修复离子阻隔

《Communications Chemistry》：Self-healing ion blocking via adaptive surface fluorination of graphene lamellas

　　

摘要

高能量锂离子电池的安全问题往往源于高温条件下界面传输失控以及电解质分解。现有的涂层和人工界面所提供的保护作用十分有限，因为它们会在基于LiPF₆的电解质所产生的氧化性、富含氟的环境中发生降解。在此，我们发现热压石墨烯箔能够作为一种自主的、具有自修复功能的化学系统，通过该系统，电解质分解产物可在运行过程中转化为稳定的、具有自我限制作用的氟化表面层。界面反应并非有害因素，反而会触发适应性化学钝化作用，从而恢复并保持界面的功能。通过将层状结构致密化与表面化学过程分开，这种材料设计使得人们能够独立控制传输形态以及自动生成的化学保护机制。由此形成的氟化表层能够抑制Li⁺的渗透，同时保持电子和热量的传输能力，这一结论已通过深度分辨光谱技术得到验证。这项研究将适应性表面氟化视为一种自修复界面机制，为将不可避免的化学降解转化为多功能碳材料中的功能性稳定机制提供了通用策略。