中科院能量转化材料重点实验室、中国科学技术大学化学与材料学院材料系余彦教授课题组与德国马普固体研究所（Max-Planck-Institute for Solid State Research）合作，发展了一种室温氧化还原自组装方法，成功合成了混价钒氧化物的三维纳米织构，并将该材料应用于高能量密度锂离子电池正极材料，取得了优异的电化学性能。该成果以“3D V₆O₁₃ Nanotextiles Assembled from Interconnected Nanogrooves as Cathode Materials for High-Energy Lithium Ion Batteries”为题发表在《纳米快报》上（Nano Letters, 2015, DOI: 10.1021/nl504705z）

 

　　近年来，钒氧化物因高比容量以及丰富的资源，已经被作为锂离子电池正极材料广泛研究。相比传统的钒氧化物(V₂O₅，VO₂)，具有混合价态的钒氧化物V₆O₁₃由于较难合成因而很少被研究。最新的研究结果表明，V₆O₁₃这种材料在室温时显示了金属特性，当其被用作锂离子电池的正极材料时可以接受八个锂离子 (单位分子)，从而表现出高达417 mAhg^-1的理论比容量和900Wh kg^-1的理论比能量。但是，在制备过程中，由于钒具有混合价态的特性，导致该材料的可控制备存在较大的挑战。本工作中，研究人员提出了一种简单的基于室温溶液体系的氧化还原自组装方法成功实现了V₆O₁₃的可控制备，并且可以实现量化生产。作为锂离子电池正极材料时，这种由一维纳米槽编织而成的三维多级结构，其一维纳米单元具有较高的比表面积，有利于电解液的渗透，同时能够促进快速的锂离子和电子传输，更为重要的是，三维相互铰链的网络结构能够有效抑制地其一维单元的团聚和粉化，从而表现出高达780 Wh kg^-1的比能量。该工作对于今后氧化物体系或其他体系的研究表现出了重要的指导意义，为高性能锂电池电极材料的设计和制备提供了新思路。