近日，高等研究院环境与能源材料研究所钟文武教授与中南大学刘军教授合作，在ACS旗下电化学领域顶级期刊《ACS energy letters》（IF=16.331）上发表了题为“New Prelithiated V₂O₅ Superstructure for Lithium-Ion Batteries with Long Cycle Life and High Power”的研究论文（DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02048）。钟文武教授为第一作者兼通讯作者，台州学院为第一通讯单位。

高能量密度、高循环稳定性、高倍率性能的正极材料是锂离子电池发展的重要方向。与商品化正极材料相比， V₂O₅得益于可嵌入/脱出多个Li⁺离子，从而具有较高的比容量。另外，V₂O₅还具有储量丰富，合成简便等优势。因此，V₂O₅是研发高性能锂离子电池正极材料的理想选择之一。但是由于V₂O₅的层与层之间是依靠静电相互作用力结合，当锂离子嵌到层间时，层间会变宽，引起层间的静电相互作用力会被极大的消弱，导致V₂O₅的层结构因层间静电相互作用力的减弱被破坏，从而使循环稳定性较差。

该工作从V₂O₅的晶体结构入手，通过修饰V₂O₅的层状晶体结构，提高V₂O₅的容量和循环稳定性。通过水热预嵌锂的方法，在高温高压的情况下，预先嵌入锂离子，将V₂O₅的层间撑开，从而修饰V₂O₅的层结构。结构表征结果表明预先嵌锂的V₂O₅层间变宽，层内V-O多面体发生一定变形，其化学式为Li_0.062V₂O₅。这种新型的预嵌锂V₂O₅，在2.5-4V电压范围内，比容量高达215mAhg^-1，远高于V₂O₅在该电压范围的理论比容量147mAhg^-1，而且在循环1000圈后，容量率保持99%，几乎没有衰减。

该工作得到了国家科技部重点研究开发项目、国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b02048