27日，記者從天津大學(xué)了解到，該校封偉教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(qǐng)的國(guó)際專利也于近日獲得授權(quán)。這是中國(guó)科學(xué)家首次通過(guò)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(guó)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(guó)內(nèi)廣泛使用的氟化碳材料主要依賴國(guó)外進(jìn)口，嚴(yán)重制約了我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”

不過(guò)，受自身結(jié)構(gòu)限制，當(dāng)前國(guó)際主流的氟化碳材料也有痛點(diǎn)——它難以實(shí)現(xiàn)“能量密度高”和“功率密度高”的兼顧。2008年，封偉團(tuán)隊(duì)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(shí)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(duì)顛覆了現(xiàn)有的基于石墨烯六元環(huán)結(jié)構(gòu)的共價(jià)型氟碳結(jié)構(gòu)，在國(guó)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(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)，這一新材料能量密度達(dá)到2738Wh/kg，比國(guó)外同類產(chǎn)品高30%，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。同時(shí)，它能在超大放電電流條件下穩(wěn)定工作。據(jù)測(cè)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(guó)家長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的技術(shù)封鎖。”封偉說(shuō)。

目前，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了新型氟化碳材料的穩(wěn)定小批量生產(chǎn)。(記者張蓋倫 通訊員焦德芳)