本文将讲述关于4-氟苯乙烯用于金属锂-碳纳米管的表面修饰时有何作用，旨在为相关领域的研究人员提供参考。
简述：4-氟苯乙烯，英文名称：4-Fluorostyrene，CAS：405-99-2，分子式：C8H7F，外观与性状：无色液体。4-氟苯乙烯是一种苯乙烯类化合物，具有丰富的化学转化性质。其不饱和双键结构可进行多种官能团转化反应，包括亲核加成反应、硼氢化反应等。因此，在基础有机化学研究中有着广泛的应用。
应用：对Li-CNT进行表面修饰。
金属锂负极由于比容量高(3860 mAh·g?1)及氧化还原电位极低(?3.04 V vs. 标准氢气电极(SHE))，被认为是实现高能量密度锂电池的理想负极。然而，金属锂电极与电解液反应剧烈，且锂离子在电极表面沉积不均匀容易产生枝晶，导致其循环稳定性和安全性都较差，限制了其应用推广。
刘亚等人前期通过构建金属锂-碳纳米管(Li-CNT)复合结构，极大的提高了金属锂的比表面积，降低了电极电流密度，从而有效地抑制了锂枝晶的生长，提高了金属锂电极的循环稳定性和安全性能。在前期工作基础上，采用简单的液相反应，利用4-氟苯乙烯(FPS)对Li-CNT进行表面修饰并进行原位聚合，得到了表面富含氟化锂(Li F)保护层的Li-CNT(FPS-Li-CNT)。材料制备与电极极片制备如下:
（1）Li-CNT是按照熔融浸渍法进行制备。首先通过喷雾干燥技术制备出碳纳米管球，再将4 g的金属锂块与2 g的碳纳米管微球混合在热反应加热器当中，200℃下机械搅拌20 min，转速500 r·min?1，搅拌完成后冷却至室温，得到的Li-CNT。表面修饰实验流程如图1a示意图所示，取FPS溶解于无水四氢呋喃(THF，纯度> 99.9%)中，得到浓度为0.1%质量比的混合溶液。取1 g的锂碳复合微球加入到10 g的混合溶液中，磁力搅拌10 min之后，溶液经过抽滤之后得到的样品在50℃烘箱中干燥12 h，得到目标产物(FPS-Li-CNT)。该制备过程在氩气保护氛围的手套箱中进行。
（2）FPS-Li-CNT||FPS-Li-CNT与Li-CNT||Li-CNT 对称电池测试所用极片，是将样品压在泡沫铜制作成直径为15 mm的极片，极片组成对称电池进行 电化学相关测试。组装成全电池的负极极片，我们 是采用混浆涂布工艺制备的。混浆涂布工艺如下：取320 mg的FPS-Li-CNT样品，40 mg的乙炔黑(AB) 作为导电剂，20 mg的聚苯乙烯(PS，相对分子质量 2000000)与20 mg的丁苯橡胶(SBR)作为粘结剂，溶于1.5 mL对二甲苯溶液 中，磁力搅拌12 h，浆料充分混合后，利用刮刀涂布于铜箔上，涂布刮刀厚度250 μm，真空烘干12 h，即得到FPS-Li-CNT负极极片。该制备过程在氩气保护氛围的手套箱中进行。
正极选择的是磷酸铁锂(LFP)。取45 mg PVDF作为粘结剂、45 mg乙炔黑(AB)作为导电剂、510 mg的LFP 粉体混合在1.5 mL的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，磁力搅拌12 h，混合均匀后，利用刮刀在铝箔上进行涂布，涂布厚度为275 μm，110℃条件下干燥12 h，得到LFP极片，面容量1.2 mAh·cm?2。
结论：该表面修饰层能够有效抑制电解液和空气对Li-CNT的侵蚀，显著的提高了Li CNT电极的界面稳定性。FPS-Li-CNT与磷酸铁锂正极(LFP)组成的LFP||FPS-Li-CNT全电池，在正负极容量配比为1 : 6条件下，能够稳定循环280圈，库伦效率达到97.7%。
参考文献：
[1]刘亚,郑磊,谷巍等.原位聚合表面修饰的金属锂负极[J].物理化学学报,2021,37(01):124-131.
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