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      FeF₂理論容量高、成本低，在下一代鋰離子電池中具有巨大的應用潛力。然而，其導電性差，充放電過程中體積變化劇烈，限制了其實際應用。為了最大限度地提高可用的電化學性能，一種新型多孔還原氧化石墨烯-FeF₂@碳 (rGO-FeF₂@C) 復合材料通過脫合金方法成功合成，具有 430 mAh g^-1 的高可逆容量，即使在0.08 A g^-1下，循環 50 次后仍保持 400 mAh g^-1，在 0.08 A g^-1至 1.00 A g^-1范圍內也表現出優異的倍率性能。結果表明，這種結構和方法是實現 FeF₂ 陰極良好性能的有效策略。觀察到一種新現象，即較低的充電電壓會引起較高的放電平臺，并提出了可能的假設。
 
 
Figure 1. Fe-Si合金粉末的SEM圖像：(a)球磨前和(b)球磨后，(c) P-FeF₂在500°C下獲得，(d) Fe-Si、PVDF和GO的混合聚集體，(e和f) 在500 °C下獲得的rGO-FeF₂@C。(g) 碳包覆的多孔FeF₂的SEM圖像和相應的EDS元素映射：(h) Fe、(i) F、( j) C 和 (k) N。(l和m) rGO-FeF₂@C的TEM圖像。(n) rGO-FeF₂@C的HRTEM圖像和相應的 (o) SEAD圖案。
 

Figure 2. (a) rGO-FeF₂@C在0.08 A g^-1電流密度下的循環性能。(b) rGO-FeF₂@C在 0.08 A g^-1 的電流密度和 4.0-1.0 V 電壓范圍下的 GCD 曲線。(c) rGO-FeF₂@C在不同電流下的放電容量和庫侖效率。在不同 (d) 溫度和 (e) 碳源條件下，合成的陰極的放電容量和循環性能比較。(f) rGO-FeF₂@C和rGO-FeF₂@gluC的奈奎斯特圖。(g) FeF₂ 與 PVDF-C 或 Glu-C 之間的鍵合示意圖。(h) rGO-FeF₂@C和rGO-FeF₂@gluC 的 F 1s 的高分辨率 XPS 光譜。
 
 
Figure 3. (a) rGO-FeF₂@C在不同掃描速率下的 CV 曲線。(b) 氧化還原峰值電流與掃描速率平方根之間的擬合線性。(c) rGO-FeF₂@C總電流（橙色實線）和電容電流（陰影部分）的CV 曲線。(d) 不同掃描速率下電容和擴散控制的電容貢獻百分比。(e) 在第一條放電曲線上標出了不同的狀態點。（f）來自放電曲線的各種放電狀態的奈奎斯特圖。(g) 低頻部分 Z' 與 ω^−1/2 的線性關系。(h) 第一次放電/充電過程中的 Warburg 系數（插圖：鐵插入 LiF 的脫鋰過程示意圖。）
 

Figure 4. (a) rGO-FeF₂@C在不同掃描速率下 20 次循環后的 CV 曲線。(b) 不同掃描速率下，電容和擴散控制的電容貢獻百分比。
 
 
Figure 5. (a) rGO-FeF₂@C在3.5-1.0 V和3.0-1.0 V范圍內，在15個循環中的恒電流放電-充電曲線。(b) rGO-FeF₂@C在初始15個循環中，在3.5-1.0 V和3.0-1.0 V范圍內的循環性能。(c) 在0.08 A g^-1 下，從第2次到第20次循環的放電曲線。(d) 來自不同循環的4.0 V 處，電極的XPS光譜。(e) 第1次和第10次（放電至1.0 V），電極的XRD圖案。(f) rGO-FeF₂@C在第一次循環中具有不同充電截止電壓的恒電流充放電曲線。(g) 第一次充電不同電壓下，電極的非原位 XRD 譜。圖 7(f) 的放大區域，電壓窗口為 (h) 4.3–1.0 V，(i) 4.0–1.0 V，( j) 3.5–1.0 V 和 (k) 3.0–1.0 V。
 
       相關研究成果于2021年由四川大學文曉剛課題組，發表在Inorg. Chem. Front.（DOI: 10.1039/d1qi00273b）上。原文：The fluorination-assisted dealloying synthesis of porous reduced graphene oxide-FeF₂@carbon for high-performance lithium-ion battery and the exploration of its electrochemical mechanism。

轉自《石墨烯雜志》公眾號