中国科大纳米多孔V2O5电极材料研究取得新成果

2011-9-01 10:34 来源: 中国科学院
2415 收藏到BLOG

  近日,中国科学技术大学化学与材料科学学院陈春华教授研究小组设计制备出具有优异大电流充放电性能的三维多孔钒氧化物锂离子电池正极材料。相关研究成果发表在能源环境领域顶级期刊Energy & Environmental Science(2011, 4, 2854–2857)上。

  该研究小组在前期研究工作的基础上,采用静电喷雾沉积装置合成了一种由三维多孔V2O5亚微米球构成的钒氧化物薄膜材料。该薄膜材料作为正极材料应用于锂离子电池中,表现出优异的大电流充放电性能:在56C的大电流放电实验条件(相当于8.23Ag-1的电流密度,约1分钟完全放电)下,电池能放出86.7mAhg-1的容量;在10C充放电实验条件(相当于1.47Ag-1的电流密度,充放电时间均为6分钟)下,电池在200次充放电循环后仍能稳定放出110mAhg-1的容量。

  此前,该研究小组与中国科大9212校友、加州大学河滨分校殷亚东教授课题组合作设计制备了具有多孔结构的单分散、可控粒径钒氧化物亚微米球。这种钒氧化物亚微米球作为锂离子电池正极材料,具有高的比容量、优异的循环性能和低温性能。相关研究成果发表在英国皇家化学会刊物J. Mater. Chem.(2011, 21, 6365-6369)上,美国权威的替代能源网站Green Car Congress对该项研究工作作了题为Porous V2O5 cathode material for Li-ion batteries shows excellent low-temperature behavior 的专题报道。

  王素清博士是上述两篇论文的第一作者。据她介绍,多孔结构的设计有利于提高锂离子在电极中的传输速率,进而大大提高电极材料的倍率性能。人们能够通过这种结构设计,获得具有超高倍率性能的V2O5正极材料。这种材料有望在高功率电池应用领域得到广泛应用。

  上述研究得到了国家自然科学基金、中科院太阳能行动计划和国家留学基金项目的支持。

多孔钒氧化物薄膜电极材料表面形貌从二维到三维的演变过程及三维多孔V2O5薄膜电极材料在高倍率放电条件下的电化学性能