近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院陳春華教授研究小組設(shè)計(jì)制備出具有優(yōu)異大電流充放電性能的三維多孔釩氧化物鋰離子電池正極材料。相關(guān)研究成果發(fā)表在能源環(huán)境領(lǐng)域頂級(jí)期刊Energy & Environmental Science（2011, 4, 2854–2857）上。

該研究小組在前期研究工作的基礎(chǔ)上，采用靜電噴霧沉積裝置合成了一種由三維多孔V2O5亞微米球構(gòu)成的釩氧化物薄膜材料。該薄膜材料作為正極材料應(yīng)用于鋰離子電池中，表現(xiàn)出優(yōu)異的大電流充放電性能：在56C的大電流放電實(shí)驗(yàn)條件（相當(dāng)于8.23Ag^-1的電流密度，約1分鐘完全放電）下，電池能放出86.7mAhg^-1的容量；在10C充放電實(shí)驗(yàn)條件（相當(dāng)于1.47Ag^-1的電流密度，充放電時(shí)間均為6分鐘）下，電池在200次充放電循環(huán)后仍能穩(wěn)定放出110mAhg^-1的容量。

此前，該研究小組與中國(guó)科大9212校友、加州大學(xué)河濱分校殷亞?wèn)|教授課題組合作設(shè)計(jì)制備了具有多孔結(jié)構(gòu)的單分散、可控粒徑釩氧化物亞微米球。這種釩氧化物亞微米球作為鋰離子電池正極材料，具有高的比容量、優(yōu)異的循環(huán)性能和低溫性能。相關(guān)研究成果發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)刊物J. Mater. Chem.（2011, 21, 6365-6369）上，美國(guó)權(quán)威的替代能源網(wǎng)站Green Car Congress對(duì)該項(xiàng)研究工作作了題為Porous V2O5 cathode material for Li-ion batteries shows excellent low-temperature behavior 的專題報(bào)道。

王素清博士是上述兩篇論文的第一作者。據(jù)她介紹，多孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有利于提高鋰離子在電極中的傳輸速率，進(jìn)而大大提高電極材料的倍率性能。人們能夠通過(guò)這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，獲得具有超高倍率性能的V2O5正極材料。這種材料有望在高功率電池應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

上述研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院太陽(yáng)能行動(dòng)計(jì)劃和國(guó)家留學(xué)基金項(xiàng)目的支持。

多孔釩氧化物薄膜電極材料表面形貌從二維到三維的演變過(guò)程及三維多孔V2O5薄膜電極材料在高倍率放電條件下的電化學(xué)性能