近日，中國科學技術大學化學與材料科學學院陳春華教授研究小組設計制備出具有優(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。相關研究成果發(fā)表在能源環(huán)境領域頂級期刊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亞微米球構成的釩氧化物薄膜材料。該薄膜材料作為正極材料應用于鋰離子電池中，表現(xiàn)出優(yōu)異的大電流充放電性能：在56C的大電流放電實驗條件（相當于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充放電實驗條件（相當于1.47Ag^-1的電流密度，充放電時間均為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，該研究小組與中國科大9212校友、加州大學河濱分校殷亞東教授課題組合作設計制備了具有多孔結(jié)構的單分散、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。相關研究成果發(fā)表在英國皇家化學會刊物J. Mater. Chem.（2011, 21, 6365-6369）上，美國權威的替代能源網(wǎng)站Green Car Congress對該項研究工作作了題為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)構的設計有利于提高鋰離子在電極中的傳輸速率，進而大大提高電極材料的倍率性能。人們能夠通過這種結(jié)構設計，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用領域得到廣泛應用。

上述研究得到了國家自然科學基金、中科院太陽能行動計劃和國家留學基金項目的支持。

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性能