王春生AM：一种Cu2+配位海藻酸盐实现的超可逆CuF2正极

Nanoyu

2022-09-03

在所有金属氟化物正极中，氟化铜（CuF₂）由于高的理论电位（3.55 V）和高的容量（528 mAh/g），具有最高的能量密度。然而，CuF₂只能进行不到5次循环，这主要是由于充放电循环中严重的铜离子溶解所致。

近日，受Ba²⁺-交联型海藻酸钠(SA)抑制锰溶解的启发，马里兰大学王春生教授，达尔豪斯大学Chongyin Yang报道了一种用SA粘结剂和水溶剂制作的CuF₂电极可以抑制在有机电解液中的溶解。

文章要点

1）在将CuF₂、水和SA混合到电极浆料中之后，在电极制造过程中，来自CuF₂的微量溶解的Cu²⁺与浆料中的SA交联，在CuF₂颗粒的表面上形成保形涂层。Cu²⁺交联的SA能够实现Li+的传输，但它阻碍Cu²⁺的传输，因此在充电/放电循环期间显著抑制了CuF₂正极在有机电解质中的Cu溶解。

2）由于CuF₂的水分敏感性，在电极涂覆过程中，CuF₂在与水混合后转化为水合Cu(OH)F和CuF₂∙2H₂O。类似于无水CuF₂，这些水合CuF₂ (H-CuF₂)也可在约3.0 V下与Li发生转化反应。

3）实验结果显示，H-CuF₂-SA电极在0.05 C下50次循环的可逆容量为420.4 mAh·g^-1，能量密度高达1009.1 wh·kg^-1，高于大多数金属氟化物，凸显了Cu基氟化物正极的出色性能。

参考文献

Jiale Xia, et al, Super-reversible CuF₂ cathodes enabled by Cu²⁺ coordinated alginate, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202205229

https://doi.org/10.1002/adma.202205229