段小川团队首次探索电纺离子液体前驱体合成高性能锂离子电池材料

随着对电动汽车和便携式电子产品中高能锂离子电池的需求日益增长，急需开发一种高性能的正极材料。磷酸聚阴离子正极材料由于具有较强的P-O键和三维固体结构，在高功率条件下可满足安全特性。其中，磷酸钒锂锂盐Li₃V₂(PO₄)₃(LVP)以平均~4.0 V的充放电电压和197 mAh g^-1的高理论容量备受关注。但是，其固有的低电导率严重限制了其在LIBs中的实际应用。一些研究者通过控制纳米结构尺寸和形貌、掺杂金属离子和高导电材料涂层以提高其导电性能。此外，结合电极结构设计考虑，LVP与集电体的合成，如各种类型的基于LVP的自支撑电极，通过减少非活性成分(粘结剂和金属集电极)，可以显著简化电池的封装，从而进一步提高电池的能量密度。

近日，厦门大学段小川团队首次探索了离子液体前驱体(ILP)在静电纺丝过程中合成LVP的方法。由于1-正丁基-3-甲基咪唑二氢磷酸([Bmim]H₂PO₄)具有良好的溶解度，可得到一种稳定可纺的PAN基静电纺丝前驱体溶液，并通过静电纺丝成功地制备了LVP自支撑电极材料。更重要的是，离子液体（IL）在整个电纺的过程包括随后的热处理扮演多个角色：IL可以诱导形成LVP纳米立方体，也作为形成LVP纳米立方体的碳源。LVP-NC/NCNF自支撑电极作为锂离子电池的正极，具有比容量大、循环性能稳定、速度快等优异的电化学性能。LVPNC/NCNF自支撑电极在5C时循环1000次放电容量高达143.6 mAh/g。这种易操作离子液体辅助静电纺丝方法有望使磷酸盐基电极得到进一步的发展，为高性能锂离子电池正极材料的设计提供新的思路。相关研究成果以“Electrospun Li₃V₂(PO₄)₃ nanocubes/carbon nanofibers as freestanding cathodes for high-performance lithium-ion batteries”为题目发表于期刊Journal of Materials Chemistry A上。

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