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氟化石墨是碳和氟直接反應而制得的一種石墨層間化合物。其化學結構式可用(CFx)n來表示。其中X為不定值,大小為0<X<1.25。氟化石墨的性質隨分子式中碳和氟的比值不同而不同。CF(1-1.25)稱為高氟化度石墨,CF(0.5-0.99)被稱之為低氟化度石墨,石墨顏色隨著氟含量的增加,由灰黑色變為雪白色,氟化程度越高氟化石墨的潤滑性能就越好。
氟化度石墨具有高優良的熱穩定性,是電和熱的絕緣體,經過鳳谷鋰電粉體小型回轉窯的燒結,不受強酸和強堿的腐蝕,潤滑性能超過二硫化鉬和鱗片石墨,試驗證明,在任意溫度下,其磨損壽命優于二硫化鉬。高氟化度石墨作為潤滑臘的添加劑,能顯著提高部件的支承負荷和降低潤滑部件的表面溫度。
由于石墨呈層狀結構,層面內碳原子間距1.4?,通過共價鍵牢固地連結在一起,而層面間碳原子間距為3.35?,其間僅有微弱的范德華力作用,因而石墨層間易插入異類物質而形成石墨層間化合物。當石墨層間插入物為氟時,可形成的石墨層間化合物即為氟化石墨。氟化石墨隨其中氟碳比的差異而具有不同特性,但只有氟碳比不小于1的氟化石墨(CFx)n才具有良好的化學、熱壓穩定性。在這種氟化石墨中,氟與碳原子的2Pz電子形成共價鍵,層面內碳原子間距增至1.52?,并且層面發生彎曲,從而失去石墨的導電性,成為絕緣體;同時,由于氟原子的電負性,使層間碳原子間距由3.35?伸展至7.O8?,導致層間能大大降低,潤滑性能顯著提高。
由松下電池制成的(CFx)n-Li電池,廣泛應用于計算機、手機、鐘表、照相機、攝錄象機和集成電路儲存器上,該電池具有以下特點:(A)電壓及電流密度高;該電池具有較高的電壓及電流密度。(B)利用率高,電位平坦性優異:該電池生成導電性高的碳,故其利用率為100%,由于內電阻不增加,因此放電電位可以穩定在放電末期。(C)貯存性能好,持續時間長,氟化石墨不論在電化學和熱力學上都是穩定的,自發電率也非常小,每年為0.5%,能在很寬的溫度范圍內使用,一般使用溫度范圍為-20~700℃。氟化石墨的型式大體上和碳素材料的結晶度和晶體取向有關,這預示著生產高能電池之前景,目前氟化石墨電池在國外已得到普遍應用,有紐扣型、投幣式、圓柱型、針型幾種。