氧化钒/碳复合薄膜的的静电喷雾制备化学及其在锂离子电池中的应用

本项目将探索静电喷雾沉积（ESD）技术制备锂离子电池用的具有高能量效率的钒氧化物/碳复合薄膜电极，涉及到成膜、还原、碳化、嵌锂与脱锂等物理化学反应过程。材料体系包括多种价态等钒氧化物及PVA、PVP、PAN等高分子。主要研究：1）五氧化二钒/高分子（V2O5/polymer）薄膜的ESD制备；2）低价态钒氧化物VOx (x<2.5) 单组份薄膜及含碳复合薄膜的制备；3）VOx/C薄膜电极的电化学性能表征。这项研究将开拓钒氧化物/碳复合薄膜材料的静电喷雾沉积（ESD）技术，有望建立成熟的制备流程，揭示出复合薄膜结构及性能与各关键制备参数的相互关系，从而获得优化的配方和制备条件。同时，将探索这类新材料作为锂离子电池电极材料的行为，为其最终应用奠定基础。

静电喷雾沉积（ESD）技术是制备多孔性电极薄膜的重要手段，含钒氧化物具有丰富的化学组成和晶体结构调控空间，二者的结合有可能制得电化学性能优异的多种钒氧化物，并发现新的现象。本项目以ESD法制备了V2O5、Fe-掺杂V2O5、Fe2V4O13、Li3V2(PO4)3等薄膜电极材料，在优化的条件下获得了循环性能、倍率性能、尤其是低温性能优异的薄膜电极材料。在项目执行期间，研究内容还扩展到ESD制备其它电极材料，也研究了一些无钒电极材料和电解质锂盐，取得了相关基础研究结果。本项目在Environ. Energy Sci.、J. Mater. Chem.、Electrochem. Commun.、J. Power Sources等杂志上共发表SCI论文40篇，其中4篇为ESI高被引论文，申请发明专利2项。这些成果对于发展新型电极材料（尤其是含钒电极材料）、阐明优异的电化学性能与结构的关系，提供了坚实的实验基础。