近日，我校化学化工学院教师毋乃腾博士和刘献明教授，与清华大学深圳研究生院贺艳兵研究员合作，利用嵌段共聚物为形貌控制剂，通过对V2O5晶面取向的控制以及诱导氧空位的方式，实现了V2O5循环稳定性的提升。研究成果以“Synthesis of Hierarchical Sisal-Like V2O5 with Exposed Stable {001} Facets as Long Life Cathode Materials for Advanced Lithium-Ion Batteries”为题在国际知名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》在线发表。我校化学化工学院为该文章第一完成单位。该杂志2016年影响因子为7.504，为中科院分区工程技术类一区期刊。
锂离子常用的电池正极材料放电比容量一般都在120-180mAh g-1，难以达到未来能量存储转换的要求。此外，上述的这些正极材料在制备过程中一般需要长时间的高温煅烧和严格的烧结气氛，也增加了正极材料的成本。V2O5是一种典型的层状氧化物，理论比容量可达294 mAh g-1，还拥有成本低和易制备的特点，是高性能电池潜在的正极选择之一。但是，V2O5的应用常常受到其本身导电性和循环性能差的限制。通过设计具有纳米结构的V2O5可以改善电池倍率性能，但也会带来一些副反应恶化电池的循环稳定性。
作者通过在水热反应中添加长链的嵌段共聚物，可控合成了具有一维结构的低价钒自掺杂的钒酸铵前驱体，再通过热处理，得到了具有剑麻状的V2O5正极材料。{001}晶面是V2O5晶面能最低的一个晶面，通过晶面选择，可以有效降低材料在充放电过程中的副反应；低价态V4+自掺杂诱导产生的氧空位提升了材料的电子传导能力；一维结构也可以缩短锂离子和电子的传导路径。稳定的晶面暴露、低价态V4+自掺杂和一维片状结构协同作用，实现了V2O5倍率性能和循环稳定性的极大提升，所制备的V2O5在0.1C（30mA g-1）时，放电比容量可达297 mAh g-1；在1C下，循环400周后，还能释放187mAh g-1的比容量，容量衰减仅为0.06%/周期；10C的放电电流下，比容量可达105 mAh g-1；5C的电流密度下循环300次，容量衰减为0.1%/周期，展现出良好的电化学性能。
