刘金水课题组在氟磷酸钒锂材料研究方面取得进展

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近年来，锂离子电池因其工作电压高、能量密度大、质量轻、毒性低、循环寿命长等优点，从而在各种消费类电子产品、电动汽车和插电式混合动力汽车等使用的电源中得到广泛应用。在现有的正极材料中，新型正极材料氟磷酸钒锂（LiVPO4F）拥有结构稳定、循环性能好、工作电压高、能量密度大等优点，被视为具有良好商业化前景的一种锂离子电池正极候选材料。然而，LiVPO4F材料的纯相较难合成、电子电导率较低等缺陷影响其更大规模的产业化。

        我院先进炭材料研究中心刘金水教授团队通过添加聚偏二氟乙烯（PVDF）补充氟源来抑制杂相Li3V2(PO4)3的生成、采用硼酸对PVDF热解炭进行B掺杂提高其电子电导率，从而构建了性能优异的LiVPO4F正极材料，该材料在0.2 C、5 C和15 C时的容量高达148.1 mAh·g-1、132.9 mAh·g-1和125.6 mAh·g-1；在6 C高倍率下经过800余次充放电循环后容量保持率高达84.82%，LiVPO4F的晶体结构仍保持良好。另外，本文研究了B原子在LiVPO4F表面热解炭中的掺杂效应，探讨了B原子掺杂热解炭包覆层的影响机理和第一性原理计算。
        该研究成果以“Construction and Theoretical Calculation of Ultra-High-Performance LiVPO4F/C Cathode by B-Doped Pyrolytic Carbon from Poly(vinylidene Fluoride)”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces (IF=9.229)上。湖南大学材料科学与工程学院为论文第一完成单位，博士研究生张维华为论文第一作者，刘金水教授为论文通讯作者，范长岭高级实验师和刘智骁副教授为共同通讯作者，刘智骁副教授为本文提供理论计算指导，韩绍昌教授和硕士研究生胡壮参与了相关工作。上述研究得到了国家自然科学基金的支持。
       文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c22958


       文章来源：湖南大学
       刘金水，男，1962年9月出生，中共党员。湖南大学教授、博士生导师。湖南省铸造学会副理事长，湖南省铸造学会理事，湖南大学产经处处长，资产经营公司总经理。1980年毕业于湖北天门市皂市高级中学；1987年6月毕业于湖南大学铸造专业，获工学硕士学位；1995年在日本九州JICA国际中心进修无损检测技术；1999年5月毕业于湖南大学，获工学博士学位。先后主持国家和部省级科研项目10余项。其中“高效反击式破碎机国产化研究”1998年获国家机械局科技进步二等奖。在“Scandinavian Journal of Metallurgy”、“J  Alloy Comp”、“ Mater Sci Eng A”、“中国科学”等杂志社上发表学术论文70余篇，其中SCI、EI收录20余篇。主要研究方向为：高强度镁合金设计、镁基储氢材料、非铁合金及金属基复合材料的制备及组织性能、特种性能铸铁合金等。