山东大学材料学院先进能源材料实验室尹龙卫教授，王儒涛教授，张志薇博士，CEJ：富锂无序岩盐氧化钒纳米晶体增强赝电容型储锂性能

第一作者：秦玉莹

通讯作者：王儒涛*，张志薇*，尹龙卫*

单位：山东大学

无序岩盐（DRS）富锂过渡金属化合物因具有独特的锂离子快速传输逾渗网络，呈现新型赝电容储锂特性，表现出优异的动力学性能，从而受到广泛关注。但是，大多数DRS富锂过渡金属化合物的比容量值（大多数低于300 mAh/g）低于商用石墨负极（约372 mAh/g），再加上DRS材料电子导电性较差的特性，严重阻碍了该类电极材料的应用。本篇工作证实了非晶的V₂O₅材料可以通过电化学诱导的方式形成纳米晶结构的DRS相。这种纳米晶DRS结构为锂离子的插入提供了丰富的活性位点，从而在0.1 A/g的电流密度下能够提供716.8 mAh/g的高比容量。本工作表明，电化学诱导纳米材料非晶到晶体的转变为锂离子电池和锂离子电容器高容量和高倍率阳极材料的设计提供了一种新方法。

近日，来自山东大学的王儒涛教授，张志薇博士，尹龙卫教授，在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上发表题为“Enhanced Pseudocapacitive Li+ charge storage on lithium-rich disordered rock salt vanadium oxide nanocrystalline”的研究文章。通过电化学诱导非晶V₂O₅转变为纳米晶结构的富锂无序岩盐相a-DRS-LVO。a-DRS-LVO的纳米晶结构提供了丰富的活性位点和增强的电化学性能。同时，a-DRS-LVO还具有良好的循环稳定性和有限的体积变化（约8.2%），可在1200次充放电循环中稳定工作，容量衰减可以忽略不计。更重要的是以a-DRS-LVO为阳极，自制多孔碳为阴极组装的锂离子电容器可产生高能量密度（183 Wh/kg）和功率密度（50,000 W/kg），进一步展现该电极材料的应用前景。

作者使用电化学诱导的方式实现了非晶V₂O₅纳米片向无序岩盐a-DRS-LVO纳米晶的转变。通过高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）以及非原位XRD可以证实DRS相的形成。从完全嵌锂以及脱锂样品的HRTEM图中可以发现纳米晶区域的DRS相的生成，并且在脱锂后该结构仍然被保留。由非晶转化的DRS结晶相比由结晶V₂O₅转变得到的c-DRS-LVO相小得多，这使a-DRS-LVO具有更大的界面比表面积以及丰富的活性位点，为Li+的存储提供更多机会。

通过倍率性能测试，a-DRS-LVO在0.1 A/g的电流密度下能够提供716.8 mAh/g的高比容量，这远高于c-DRS-LVO（578.5 mAh/g）和其他DRS电极以及常用的商业石墨电极。通过a-DRS-LVO在不同扫速下的CV曲线可获得其阳极峰和阴极峰的b值分别为0.87和0.89，表明其动力学主要由表面控制和电容主导。并且通过赝电容占比计算得到具有更小结晶尺寸的a-DRS-LVO的赝电容占比高于c-DRS-LVO，说明小尺寸纳米晶结构a-DRS-LVO具有更快的动力学性能。

以a-DRS-LVO为阳极，自制聚苯胺衍生多孔碳为阴极组装锂离子电容器（LIC），并在1.0-4.0的电压范围内进行测试。组装的LIC具有高的比容量，在0.1 A/g的电流密度下能够提供68.7 mAh/g的比容量，并且在20 A/g的大电流密度下仍能提供17.7 mAh/g的比容量。更重要的是，a-DRS-LVO//PDPC LIC可以获得高的能量密度（183 Wh/kg）和功率密度（50000 W/kg）。该工作成功利用电化学驱动方法形成新型晶体结构，为应对在低成本条件下设计高容量阳极材料的挑战提供了一种新方法。

Enhanced Pseudocapacitive Li⁺ charge storage on lithium-rich disordered rock salt vanadium oxide nanocrystalline.

王儒涛教授简介：山东大学，教授/博士生导师，山东大学齐鲁青年学者，主要从事全固态电池、超级电容器及关键材料的基础研发工作。相关研究工作发表SCI论文七十余篇，其中第一或通讯作者在Adv. Mater.、ACS Nano、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy 等国际著名期刊上发表多篇高水平SCI论文。研究论文得到国内外同行在 Nat. Rev. Mater.、Chem. Rev.、Adv. Mater.等期刊引用和评价，他引6000余次，H-index 为35。授权中国专利6项。主持了国家自然科学基金青年（51902188）/面上项目（52272224）以及山东大学齐鲁青年人才基金项目等。获得甘肃省自然科学一等奖（排名第四，2020）、甘肃省高校科技进步一等奖（排名第五，2014）。申请人现为《Nano-Micro Letters》、《稀有金属》杂志（中国科学技术协会）和APL Energy杂志（美国物理联合会出版社）青年编委。

张志薇博士简介：山东大学材料科学与工程学院教授，高级实验师。主要从事储能材料的可控制备及其电化学性能的研究工作，以第一作者或通讯作者身份在Adv. Energy Mater.、ACS Energy Lett.、J. Mater. Chem. A、Electrochim. Acta等国内外期刊发表SCI论文20余篇。目前主要研究电极材料的可控制备以及电化学相关性能，在电极材料微观结构的设计和制备及其电化学机理机制的探究等方面积累了丰富的经验。

尹龙卫教授简介：山东大学材料科学与工程学院教授，博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者、新世纪百千万人才工程国家级人选、国务院政府特殊津贴专家、山东省泰山学者特聘教授、教育部新世纪优秀人才、山东省杰出青年科学基金获得者。主要从事金属空气电池、金属离子电池和新型固态电池的研究。近年主持国家自然科学基金重点项目等国家和省部级项目20余项，申请发明专利22项。在 Nat. Mater., Nat. Comm., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Angew. Chem., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., ACS Nano 等学术期刊上发表论文200余篇，他引18000余次。受邀在 Prog. Mater. Sci., Energy Environ. Sci., ACS Energy Lett.撰写综述10余篇，受邀作国际会议主题报告（Keynote talk）和邀请报告（Invited talk）40 余次。

山东大学材料学院先进能源材料实验室由国家杰青尹龙卫教授领衔，目前团队有教师4名，博硕研究生30余名，团队目标是攻克能源器件中的核心重大基础问题，主要研究方向包括电化学储能器件（锂电、钠电、超级电容器、空气电池、固态电池等）和光电转化器件（光伏、光电等）。近五年来在NC、AM、AEM、AFM、ACS Nano等期刊上发表论文100余篇。课题组经费充裕，常年招收博士后、博士、硕士研究生，欢迎有志于科研的青年学生报考！

秦玉莹，2022年毕业于山东大学，获学士学位。现为山东大学王儒涛教授指导下的硕士研究生，目前主要研究方向为锂离子电池负极材料的设计、合成、机制探究及应用。