본 발명은 셀 제조 후 LiTFSI를 전해질 염으로 사용하여 in-situ 상태에서 전기화학 환원을 통하여 간단하게 F-도핑 카본을 제조하고, 이를 공기극 소재로 사용함으로써 고출력, 고용량을 발현하는 F-도핑 카본 공기극 및 이를 이용한 리튬-공기전지 제조 방법을 제공한다. 이를 위하여 본 발명은 양극 소재로 카본 페이퍼, 음극으로 리튬금속 및 그 사이에 분리막과 LiTFSI 염을 포함하는 전해질로 하여 셀을 제조하는 단계; 불활성 대기 하에서 방전시 발생하는 LiTFSI의 환원반응을 이용하여 상기 카본 페이퍼에 플루오르를 도핑하는 F-도핑 단계를 포함한다. 상기의 기술적 구성에 따르면, 전기화학적 환원법으로 F-도핑을 하여 카본 표면에 산소 이온의 이동 경로를 생성하고, 부가적으로 생성된 카르복실 그룹으로 하여 Li 2 O 2 생성 사이트를 제공하여 F-도핑된 P50은 면적당 용량 30,000 ㎂h/cm 2 이상, Sp는 중량당 용량 200,000 mAh/g을 육박하는 등 고출력, 고용량의 리튬-공기전지를 제조할 수 있다는 효과가 있다.