价态调控有效改善钒氧化物的电化学储能性能

一直以来，钒的氧化物被广泛的应用于超级电容器的正极材料制备中，这主要由于钒具有多种混合价态（从三价到五价）以及其特有的层状结构。然而，钒氧化物在循环充放电过程中电容量会出现急速的下降。这主要是因为钒的氧化物在离子不断地嵌入脱出过程中产生了可以溶于水的离子（如H₂VO₄^-与HVO₄^2-)，以及结构的崩塌。因此，发展一种有效的方法来改善钒氧化物在水性电解液下的循环稳定性对于其在实际中的应用有着重要的影响。

对此，中山大学卢锡洪副教授与武汉理工大学唐浩林教授一同合作开发了一种通过调节钒在其氧化物中的化合价态有效改善其电化学储能性能的新颖方法。价态优化的多孔钒氧化物是通过三氧化二钒在低电压下（0.7 V）经过20秒一步电化学氧化得到的。优化过程简单、温和、快速、低能耗，可以允许大面积的电极优化。这种优化后的钒氧化物可以作为高性能超级电容器的正极材料，最高面积比电容达356.8 mF cm^-2。更重要的是，所制备的钒氧化物电极有着极高的电化学稳定性，经过十万次循环充放电后电容仍能保持100%。

科学家们进一步通过XPS、EELs等技术进行了深入的研究，分析表明价态优化后的钒氧化物能够维持不同价态钒的含量，证明了在充放电循环过程中钒能在不同的价态下进行可逆的转换，从而使得其保持优异的稳定性。

这一研究成果发表于著名材料期刊《Adv. Funct. Mater.》上。

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201501342/abstract