继锂电池用高能量密度的三元过渡金属硫化物负极材料NiCo2S4研究之后《Chemical Communications》(IF=6.834)(2016,52,5258-5261),我们刘建国教授课题组在大功率长寿命循环钒酸盐基锂离子电池正极材料研究方面又取得新进展,其研究成果《Ultralong Metahewettite CaV6O16·3H2O Nanoribbons as Novel Host Materials for Lithium Storage:Towards High-rate and Excellent Long-term Cyclability》于近期在《Nano Energy》(IF=10.325)(2016,22,38-47)上发表。
钒基化合物因在储锂应用方面的优势,如成本相对低廉、合成工艺简单以及比容量高等特点,成为了近些年的研究热点。目前该研究领域的热点方向—碱金属基钒酸盐嵌锂材料,受到了国内外学术界的广泛关注与研究,然而存在结构不太稳定,循环稳定性以及倍率性能不足等难题。为解决上述材料的局限与应用挑战,该课题组提出用二价碱土金属元素取代一价的碱金属,采用电弧放电结合水热两步法,合成了一系列结构稳定的水合碱土金属基钒酸盐MV6O16·3H2O (M = Mg, Ca, Sr, Ba)。其中详细研究了学名为变针钒钙石的CaV6O16·3H2O的嵌锂电化学性能。研究发现,化合物中的结晶水具有稳定晶体结构与扩张层间距的作用,与嵌入层间的二价碱土金属发挥协同作用,赋予了该材料长寿命循环稳定性及优异的倍率性能。
我们 2013 级硕士生张祥为论文第一作者,刘建国教授和邹志刚院士为本文通讯作者,材料合成的工作得到了物理学院周勇教授的指导。该项研究得到科技部973计划,国家自然科学基金,江苏省杰出青年自然基金以及江苏省青蓝工程等项目的支持。