氟化碳點（FCD）因其獨特的物理化學性質而引起人們的興趣。然而，復雜的合成過程和較低的氟摻雜水平限制了其發展和應用。

在此，中南大學紀效波團隊提出了一種基于克萊森-施密特反應的簡便方法，在室溫和常壓下實現克級合成高度氟化的碳點（高達20.79 at.%），并對具體反應機理進行了全面探索。

此外，考慮到氟含量高、分散性好以及與聚合物電解質的相容性，合成的FCD被用作鋰電池PEO基固體電解質的添加劑，以提高其離子電導率、界面穩定性和機械性能。FCDs的引入不僅可以降低PEO的結晶度，增強聚合物鏈的相互作用，而且有利于在界面處建立不間斷的路徑和原位氟化。

圖1. HF-CD的制備示意圖

總之，該工作所制備的高度氟化的碳點旨在構建具有長循環壽命的固態鋰金屬電池的復合電解質。通過在環境溫度和大氣壓條件下的克萊森-施密特反應，實現了高度氟化碳點的最大比例為20.79％。此外，作者還分析了高氟化碳點的形成過程，了解了HF-CD的結構和表面狀態與電解質性能之間的內在關系。P-FCD基復合電解質的離子電導率在室溫下可以達到7.5 × 10^?5 S cm^?1，與空白電解質相比有所提高。該復合電解質的機械性能和電化學窗口也得到增強。

同時，氟特性可以引發界面氟化，有效提高界面穩定性。鋰對稱電池在0.4 mA cm^?2的電流密度下可穩定循環1000 h，且過電位較低。并且，復合電解質基LiFePO₄/Li電池在300次循環后容量可呈現130.3 mAh g^?1，容量保持率為95.10%。因此，該工作為用于調節PEO電解質的高度氟化碳點的實驗設計和結構理解提供了一種思路。

圖2. 電池性能

Molecular Engineering of Highly Fluorinated Carbon Dots: Tailoring Li+ Dynamics and Interfacial Fluorination for Stable Solid Lithium Batteries, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c08935