单壁碳纳米管自组装构建CFx@SWCNT核壳结构实现100C超高倍率锂/氟化碳一次电池

本文创新性地采用单壁碳纳米管(SWCNT)非共价自组装策略，在氟化碳(CFx)表面构建导电网络，同步解决电子传导率低和LiF钝化层导致的离子传输瓶颈问题。该CFx@SWCNT复合阴极在100C超高倍率下实现153.6 kW·kg?1的创纪录功率密度，为航空航天等特殊领域的高功率锂一次电池(LPBs)开发提供新思路。

　　

Highlight

通过单壁碳纳米管(SWCNT)在氟化碳(CF_x)表面的非共价自组装，构建了具有双功能界面调控作用的核壳结构。这种创新设计不仅显著提升电子传导率，还能调控放电过程中LiF纳米晶的成核行为，使其形成细小分散的晶体形态而非传统致密钝化层。

Results and discussion

图2(a)展示了CF_x@SWCNT复合材料的合成路径：首先将SWCNT束解离为单根纳米管，自组装形成网状结构，随后通过静电自组装均匀包覆CF_x颗粒表面，最终形成核壳异质结构。这种独特结构创造了连续的电子传输通道，同时诱导LiF以纳米晶形式均匀沉积，有效维持Li⁺传输路径的畅通。

Conclusion

本研究通过SWCNT自组装技术实现了CF_x阴极材料的双重功能改造：既构建三维导电网络提升电子传输效率，又调控LiF结晶行为改善离子传输动力学。该策略使锂/氟化碳电池在100C超高倍率下获得153.6 kW·kg^?1的突破性功率输出，为发展兼具高能量/功率密度的一次电池提供了新范式。