傳統(tǒng)鋰離子充電電池一般采用的是有機電解液，在有過度充電、內部短路等異常情況時可能導致電解液發(fā)熱，有自燃甚至爆炸的危險。例如被稱為“夢想航機”的波音787在2013年接連發(fā)生電池故障，最后由于電池缺陷被迫全球停飛；近來三星公司因電池“爆炸門”事件，目前已在全球召回430萬臺手機，造成了重大經濟損失。因此，研發(fā)安全、可靠的電池具有十分重要的意義。
鋰金屬聚合物電池因具有高能量密度、良好的熱穩(wěn)定性以及安全性能高等優(yōu)點，成為了研究的熱點。該類型電池以聚合物電解質材料取代了傳統(tǒng)鋰離子電池中的液態(tài)電解液。由于聚合物材料具有柔韌性好、黏彈性好、易成膜、電化學及化學穩(wěn)定性好、鋰離子遷移數(shù)高等諸多優(yōu)點，其安全性可大幅提高。此外，鋰金屬聚合物電池以鋰金屬作為負極，其理論容量高達3680mAhg-1，然而電池整體的容量仍不高，主要受正極材料性能的限制。因此，研發(fā)性能優(yōu)良的正極材料可大幅度提高鋰金屬聚合物電池的容量。
V6O13具有八面體結構，每一分子V6O13可以容納8個鋰離子，從而表現(xiàn)出高達417mAhg-1和900Whkg-1的理論比能量。因為具有較高的理論容量以及良好的電子傳導能力，V6O13已經被廣泛作為電池正極材料進行研究。但是，在制備過程中，由于釩具有混合價態(tài)（V2+,V3+,V4+,V5+），導致該材料的可控制備存在較大挑戰(zhàn)。
近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員梁漢璞帶領的能源材料與納米催化團隊利用熱重-紅外聯(lián)用技術，成功大規(guī)?？煽氐刂苽涑龈呒兌鹊腣6O13無鋰正極材料。該技術成功地證明了商用V6O13正極材料中含有雜質，這些殘留物會影響其電化學性能。將制備得到的V6O13作為正極材料的鋰金屬聚合物電池在125℃高溫下進行充放電實驗，實驗結果證明，大規(guī)模制備得到的高純度V6O13在初次放電過程中，比商業(yè)化的V6O13的放電容量提高將近10%，很好地闡述了V6O13的純度與其電化學性能之間的構效關系。此外，該電池的高溫測試結果證明其可作為油氣井井下電源應用在油氣田測井工具上。相關成果發(fā)表在《ACS應用材料和界面》（ACSAppliedMaterials&Interfaces,2016,8,25674-25679）上。
上述研究獲得了中科院“百人計劃”資金支持。
NH4VO3的紅外3D圖
商業(yè)化的V6O13的紅外3D圖
大規(guī)模制備的V6O13的紅外3D圖
商業(yè)化（左）和大規(guī)模制備（右）的V6O13放電曲線
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