中科大研发高能量密度Cr2O5正极材料

如何提高锂离子电池的能量密度一直是锂离子电池研究的核心内容，特别是正极材料方面，为了提高比能量人们可谓“不择手段”，因此各种锂离子电池正极材料也是层出不穷，例如富锂锰，三元材料等，某些正极材料的比容量已经达到200mAh/g以上，但是这些正极材料往往都存在着循环寿命差和不可逆容量高等问题，因此人们从来没有停下研发新型高能量密度正极材料的步伐。过渡金属氧化物，例如NiO、CoO、CuO等材料，具有超高的比容量(高于500mAh/g)因此吸引了广泛的关注，但是这些材料的对锂工作电压往往低于1.0V，因此只能用作负极材料，限制了其在锂离子电池上的应用。但是最新的研究发现，一些高价态的过渡族金属氧化物，例如VO2、V2O5和 MoO3等，对锂电压可以达到2.0V以上，因此十分具有潜力应用于锂离子电池领域。中国科学技术大学的Xu-Yong Feng等人基于上述研究，对高价过渡金属氧化物Cr2O5材料进行了研究，实验中以Cr2O3为原材料，在空气气氛下分别在350℃、375℃和400℃下煅烧2小时，然后研磨后就可获得Cr2O5材料。

研究表明该材料的性能与焙烧温度有密切的关系，随着焙烧温度的提高，材料的容量降低，但是循环性能得到了显著的提升，在400℃下获得的材料循环性能最佳，循环100次容量保持率可达96%，但容量稍低，为220mAh/g左右，而350℃下获得的材料容量最高，可达275mAh/g，该材料的最大能量密度可以达到819Wh/kg，这要高于LiCoO2材料的550Wh/kg。循环伏安扫描显示材料的放电电压平台在3.17V左右。

 Cr2O5材料的能量转化效率为83%，这要远高于CoO(54.6%)、RuO2(54.9%)，具有很好的应用前景。Cr2O5材料比容量超过200mAh/g，工作电压高于3V，原材料成本低廉，能量密度高，合成工艺十分简单，因此在储能领域具有广阔的应用前景。