中科院能量轉(zhuǎn)化材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院材料系余彥教授課題組與德國(guó)馬普固體研究所（Max-Planck-Institute for Solid State Research）合作，發(fā)展了一種室溫氧化還原自組裝方法，成功合成了混價(jià)釩氧化物的三維納米織構(gòu)，并將該材料應(yīng)用于高能量密度鋰離子電池正極材料，取得了優(yōu)異的電化學(xué)性能。該成果以“3D V6O13Nanotextiles Assembled from Interconnected Nanogrooves as Cathode Materials for High-Energy Lithium Ion Batteries”為題發(fā)表在《納米快報(bào)》上（NanoLetters, 2015, DOI: 10.1021/nl504705z）
近年來(lái)，釩氧化物因高比容量以及豐富的資源，已經(jīng)被作為鋰離子電池正極材料廣泛研究。相比傳統(tǒng)的釩氧化物(V2O5，VO2)，具有混合價(jià)態(tài)的釩氧化物V6O13由于較難合成因而很少被研究。最新的研究結(jié)果表明，V6O13這種材料在室溫時(shí)顯示了金屬特性，當(dāng)其被用作鋰離子電池的正極材料時(shí)可以接受八個(gè)鋰離子(單位分子)，從而表現(xiàn)出高達(dá)417 mAhg-1的理論比容量和900Whkg-1的理論比能量。但是，在制備過(guò)程中，由于釩具有混合價(jià)態(tài)的特性，導(dǎo)致該材料的可控制備存在較大的挑戰(zhàn)。本工作中，研究人員提出了一種簡(jiǎn)單的基于室溫溶液體系的氧化還原自組裝方法成功實(shí)現(xiàn)了V6O13的可控制備，并且可以實(shí)現(xiàn)量化生產(chǎn)。作為鋰離子電池正極材料時(shí)，這種由一維納米槽編織而成的三維多級(jí)結(jié)構(gòu)，其一維納米單元具有較高的比表面積，有利于電解液的滲透，同時(shí)能夠促進(jìn)快速的鋰離子和電子傳輸，更為重要的是，三維相互鉸鏈的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠有效抑制地其一維單元的團(tuán)聚和粉化，從而表現(xiàn)出高達(dá)780 Wh kg-1的比能量。該工作對(duì)于今后氧化物體系或其他體系的研究表現(xiàn)出了重要的指導(dǎo)意義，為高性能鋰電池電極材料的設(shè)計(jì)和制備提供了新思路。
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余彥教授為該論文的通訊作者，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)為該論文的第一單位。該工作得到了自然基金委、新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)培育基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助以及蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心的大力支持。
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