釩氧化物作為鋰離子電池電極材料的研究

周香港，肖姍姍，侯婉君，陳 悅

（吉林建筑大學材料科學與工程學院，吉林 長春 130118）

傳統化石能源枯竭的危機導致了替代能源的迫切需求，人們需要開發出基于可再生能源的高效儲能技術，這被認為是減緩氣候變化和取代化石燃料的最佳途徑[1]。在各種儲能技術中，超級電容器和可再充金屬離子電池（鋰離子電池、鈉離子電池等）作為最具發展前景的電化學儲能技術而備受關注[2]。鋰離子電池憑借其體積小、能量密度高、能量利用率高和循環壽命長等優勢，在電池市場中占據主導地位。目前，鋰離子電池的需求已經超過了所有其他類型的電池如鎳鎘電池、鎳氫電池、鋅電池和堿性電池等[3]。鋰離子電池的容量在很大程度上受到正極材料的限制，因此，人們尋找具有高理論比容量的新型材料作為鋰離子電池的正極材料，以提高電池系統的整體性能。最初，研究的重點集中在硫屬化合物，后來發展為金屬氧化物，主要集中在錳、鎳、鈷、鉬、釩等金屬氧化物[4]。

釩具有多種價態，可以形成多種氧化物，是一種理想的鋰電池電極材料。釩氧化物由連續的層狀晶體結構組成，除了具有良好的能量轉換催化活性外，還可提供一種通過金屬離子插層來存儲能量的方法。釩氧化物具有開放的層狀結構，有利于鋰離子的可逆嵌入和脫出，相比其他正極材料，釩氧化物具有更高的理論比容量。釩氧化物的各種氧化態（2+到5+）和氧的幾何配位，導致釩氧化物具有不同的化學和催化性能，這些幾何圖形包括八面體、四面體、五邊形金字塔和方形金字塔（VO2、V2O5、V2O3、V6O11)等[5]。……