天津大學(xué)封偉教授團(tuán)隊通過含氟自由基切割單壁碳納米管，在世界范圍內(nèi)首次制備出單層石墨烯納米帶，所申請的國際專利也于近日獲得授權(quán)。這是中國科學(xué)家首次通過一步法獲得單層石墨烯納米帶，其作為原電池正極材料能量密度較進(jìn)口產(chǎn)品可提升30％。

氟化碳是目前世界上理論能量密度最高的原電池固態(tài)正極材料。封偉告訴記者，西方發(fā)達(dá)國家一直將高能量氟化碳制備視為核心技術(shù)，嚴(yán)禁技術(shù)輸出和公開交流。“目前國內(nèi)廣泛使用的氟化碳材料主要依賴國外進(jìn)口，嚴(yán)重制約了我國相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”

不過，受自身結(jié)構(gòu)限制，當(dāng)前國際主流的氟化碳材料也有痛點——它難以實現(xiàn)“能量密度高”和“功率密度高”的兼顧。2008年，封偉團(tuán)隊率先提出開發(fā)具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的新型氟化碳材料，以實現(xiàn)能量密度和功率密度的“雙高”。歷經(jīng)十余年攻關(guān)，團(tuán)隊顛覆了現(xiàn)有的基于石墨烯六元環(huán)結(jié)構(gòu)的共價型氟碳結(jié)構(gòu)，在國際上率先研制出兼具高電壓和高容量的結(jié)構(gòu)型氟化碳材料。經(jīng)實驗室實測，這一新材料能量密度達(dá)到2738Wh/kg，比國外同類產(chǎn)品高30％，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。同時，它能在超大放電電流條件下穩(wěn)定工作。據(jù)測算，其成本相比進(jìn)口材料能大幅度降低。“這標(biāo)志著我們突破了發(fā)達(dá)國家長達(dá)數(shù)十年的技術(shù)封鎖。”封偉說。

目前，團(tuán)隊已經(jīng)實現(xiàn)了新型氟化碳材料的穩(wěn)定小批量生產(chǎn)。