硒调控CFx阴极能带结构工程实现高功率宽温域锂/氟化碳一次电池

（编辑推荐）本研究通过低温热处理将硒(Se)掺杂到CFx阴极(CFx/Se)，构建C-Se键促进半离子型C-F键形成，显著提升Li/CFx电池的倍率性能（20 A g?1容量达383.9 mAh g?1）和宽温适应性（-35~60°C），DFT计算揭示Se通过能带工程缩小带隙建立高效导电网络。

　　

Highlight

通过简便的低温热处理将硒(Se)掺入CF_x（标记为CF_x/Se），显著增强其电化学性能。综合光谱和电化学分析表明，Se掺杂诱导C-Se键形成，促进半离子型C-F键生成，从而加速Li⁺扩散并降低电荷转移阻抗。

Introduction

锂一次电池在军事、航空航天和医疗设备等领域至关重要。其中锂/氟化碳(Li/CF_x)电池因理论能量密度达2180 Wh kg^?1而备受关注，但其固有动力学限制导致倍率性能差。本研究通过Se掺杂调控CF_x电子结构，实现高性能宽温域电池。

Results and discussion

XRD显示CF_x/Se保持CF_x相结构完整性（图1a）。26°处的(002)衍射峰证实层状堆叠结构。电化学测试表明，优化后的CF_x/Se-1（Se:CF_x=1:9）在20 A g^?1下实现383.9 mAh g^?1放电容量，功率密度达3.99×10⁴ W kg^?1，较原始CF_x提升69.3%。

Conclusion

Se掺杂通过调控CF_x化学键特性，构建高效导电网络。DFT计算证实Se缩小带隙，促进电荷重分布，为开发高功率宽温Li/CF_x电池提供新策略。