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全固態氟離子電池（FIBs）被認為是很有前景的儲能設備；然而，目前提出的正極在高能量密度和高倍率能力方面未能滿足實際應用的要求。

在此，京都大學Kentaro Yamamoto等人首次使用穩定且低成本的氧化亞銅 (Cu₂O) 作為具有可逆和快速（脫）氟化行為的全固態FIB的正極材料。除了理論上具有100% 原始金屬轉化率之外，Cu₂O還具有極高的氧化還原物質 (Cu⁺)含量，因此與拓撲規整氧化物和氟氧化物相比具有更高的理論容量。

同時，Cu₂O正極還具有高度可及的非密堆積Cu-O構型。與基于Cu/CuF₂的正極相比，它表現出大大提高的倍率能力。作者使用電化學方法和XAS的組合，證實了涉及用于電荷補償的Cu⁺/Cu²⁺氧化還原的相變反應機制。

圖1. 塊狀電池和Cu₂O正極材料的表征

因此，Cu₂O作為全固態FIB的正極材料的首次放電容量約為220 mAh g^-1，在前5個循環中觀察到快速的容量衰減，這歸因于部分結構的非晶化。此外，與簡單的金屬/金屬氟化物體系相比，該材料表現出優異的倍率性能，在1 C下的首次放電容量為110 mAh g^-1。

此外，KJMA方程表明相界運動是決速步驟，基于Cu₂O晶格的結構特征結合EXAFS分析討論了可能的反應模式和F占有率。這項研究初步展示了全固態FIBs正極材料快速氟化的潛力，這使全固態FIBs更接近實際應用。

圖2. Cu₂O正極材料在140 °C下的電化學性能

Reversible and Fast (De)fluorination of High-Capacity Cu₂O Cathode: One Step Toward Practically Applicable All-Solid-State Fluoride-Ion Battery, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102285

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AEM：全固態氟離子電池高容量Cu2O正極的可逆和快速（脫）氟化

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