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叠层快离子导体/石墨烯复合纳米材料实现高倍率、高容量锂（钠）离子电池性能
锂离子电池由于其高能量密度和长循环寿命等优点，现已被广泛应用于人们日常生活之中。然而，新一代锂离子电池应兼顾高能量密度与高功率密度，以满足其在动力汽车以及大规模智能电网中的应用。磷酸钒锂（LVP）理论容量高，且为锂离子扩散的良导体，被认为是新型锂离子电池的理想正极材料，但是其较差的电子电导率限制了其性能发挥。
近日，武汉理工大学麦立强教授（点击查看介绍）课题组在制备兼顾高容量与高倍率锂离子电池方面获得新进展，创新性地提出利用表面电荷改性的方法获得具有强负电性的LVP凝胶前驱体，并进一步与带有丰富官能团的强负电性的氧化石墨烯复合，通过静电相互作用与冷冻干燥技术实现层层自组装，制备出新型层叠LVP/石墨烯&碳复合纳米材料。该新颖的材料制备方法保证了复合材料中石墨烯的均匀分散，在很低的石墨烯添加量下同时改善了离子和电子输运，并且提高了结构稳定性。这种新型的复合材料表现出优异的锂离子电池性能：在50 C和100 C的超高倍率下，仍能提供102和63 mAh g-1的高容量，对应单次充/放电时间仅为72和36秒；电极材料在3000次循环后容量保持率仍为81.8%。相关研究成果发表在英国皇家化学会期刊Chem. Commun.上[1]。
Chem. Commun., 2016, 52, 8730-8732
此外，他们已将这种制备方法成功扩展到其它电极材料的合成。基于该策略制备的磷酸钒钠/石墨烯复合材料具有相似的纳米显微形貌，同样展示出优异的钠离子电池性能（Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600389）[2]，为下一代新型低成本钠离子电池的大规模开发和应用提供了基础。他们所提出的该种新颖材料制备方法有望进一步拓展到高性能的电极材料的合成并用于大规模生产。
上述工作得到了国家重大基础研究计划、国家杰出青年科学基金、国家国际科技合作计划等的资助。
1. 该论文作者为：Qiulong Wei, Yanan Xu, Qidong Li, Shuangshuang Tan, Wenhao Ren, Qinyou An, Liqiang Mai
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/cc/c6cc03629e
Novel layered Li3V2(PO4)3/rGO&C sheets as high-rate and long-life lithium ion battery cathodes
Chem. Commun., 2016, 52, 8730-8732, DOI: 10.1039/C6CC03629E
2. 该论文作者为：Yanan Xu, Qiulong Wei, Chang Xu, Qidong Li, Qinyou An, Pengfei Zhang, Jinzhi Sheng, Liang Zhou, Liqiang Mai
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201600389/full
Layer-by-Layer Na3V2(PO4)3 Embedded in Reduced Graphene Oxide as Superior Rate and Ultralong-Life Sodium-Ion Battery Cathode
Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600389