我院熊勝林教授課題組鋰離子電池負(fù)極新材料研究取得新進(jìn)展
日前, 我院材料化學(xué)研究所熊勝林教授課題組在鋰離子電池負(fù)極新材料的研究中取得重要進(jìn)展, 首次利用簡單的水熱法合成了具有假六方對稱的正交相Co3V2O8·nH2O空心六方棱柱形納米鉛筆, 并對該新相的XRD進(jìn)行了指標(biāo)化, 該研究成果以《Hydrothermal synthesis of unique hollow hexagonal prismatic pencils of Co3V2O8·nH2O: a new anode material for lithium-ion batteries》為題發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54 (37), 10787-10791.），得到了審稿人的高度評價：“The as-synthesized nanostructure is novel and interesting. In addition, the authors have done plenty of systematic work to investigate the effect of experimental conditions on the morphology of the final products.”、“ This is an interesting work to synthesize unique hollow hexagonal prismatic pencils of Co3V2O8·nH2O as anode active materials for Lithium ion battery.”、“ This work is systematic, well written, and the discussions and interpretations are reasonable and sufficient.”。該論文第一作者為化學(xué)院博士生毋芳芳，并得到了中國科技大學(xué)俞書宏教授在形成機(jī)理研究方面的支持。
混合金屬氧化物, 與簡單的二元金屬氧化物相比，因不同金屬離子的協(xié)同效應(yīng)等作用，改變和提升了材料的整體性能, 在能源轉(zhuǎn)化和存儲技術(shù)方面發(fā)揮巨大的作用，備受研究者的青睞和關(guān)注。金屬釩酸鹽, 作為一類重要的混合金屬氧化物, 由于較難合成很少被研究?；诖?，熊勝林教授課題組在含有一定量NH4+的水溶液中, 合成了尺寸和形狀可控的新相Co3V2O8·nH2O六方棱柱形納米鉛筆, 通過精確調(diào)控溶液中OH-離子的濃度, 實現(xiàn)了從實心鉛筆到空心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變（見下圖）；另外, 我們將適量的NaOH加入到冷卻后含有釩酸鈷實心納米鉛筆的反應(yīng)溶液中或是含有新制備的釩酸鈷實心納米鉛筆的水溶液中, 再進(jìn)行相同的水熱反應(yīng), 該實心鉛筆的尺寸和形貌沒有發(fā)生變化, 因此, 其掏空過程不是因為堿性介質(zhì)的刻蝕, 而是由于NH4+選擇性吸附在某些晶面而抑制了一些晶面的生長所致。作為鋰離子電池負(fù)極材料, Co3V2O8·nH2O納米鉛筆在500 mA g-1的電流密度下循環(huán)255圈, 可得到847 mAh g-1的放電容量。因其獨特的結(jié)構(gòu)和不同金屬離子間的協(xié)同效應(yīng), 該納米鉛筆展示出高了可逆容量、極好的充放電循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能, 在鋰離子電池負(fù)極材料中顯示了潛在的應(yīng)用前景。
因熊勝林教授課題組在新型功能導(dǎo)向微納復(fù)合結(jié)構(gòu)材料方面作出了一系列較系統(tǒng)的研究工作, 并受到了國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注、評價和引用, 近3年, 3篇論文引用100以上, 7篇論文入選ESI高引用論文。最近受邀在國際刊物Nanoscale撰寫題為“Porous mixed metal oxides: design, formation mechanism, and application in lithium-ion batteries”2015, accepted, 綜述論文一篇。
該系列工作得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委和山東省自然科學(xué)基金委的資助。
文章鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201503487/abstract
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