张琴、李轩科、杨年俊，AFM：超分散亲锂VO2/V8C7异质结增强电荷转移助力高倍率锂电池

第一作者：高银红，南旭

通讯作者：张琴*，李轩科*和杨年俊*

单位：武汉科技大学，哈瑟尔特大学

在众多锂电负极材料中，转化型金属氧化物因其较高的理论容量和较强亲锂性而备受关注。然而由于其低导电性及缓慢的离子扩散，大块单一金属氧化物负极无法同时实现高倍率性能和均匀锂沉积。因此，纳米结构电极构筑策略成为构建高倍率锂电池研究前言和热点。

基于此，近日，武汉科技大学张琴副教授、李轩科教授与哈瑟尔特大学杨年俊教授合作，在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Abundant Lithiophilic VO₂/V₈C₇ Heterostructures Boost Charge Transfer towards High-rate Lithium Storage”的观点文章。该文章报道了一种超分散纳米异质结负极构筑策略,实现高倍率锂离子存储与均匀锂沉积。

DFT理论计算表明VO₂/V₈C₇异质结中部分电子从VO2转移到V₈C₇，不平衡的电荷分布诱导界面电场的形成，进而优化了负极的锂离子的吸附能、扩散能垒以及电子导电性，从而促进了锂离子在电极上更快的电荷转移动力学。

通过静电纺丝技术结合一步碳化，将超分散VO₂/V₈C₇纳米异质结锚定在3D碳纤维上。自支撑VO₂/V₈C₇@CNF负极有利于Li+离子的快速扩散和电荷转移，从而实现了高倍率性能，即使在5.0 A g^-1的大电流密度下循环1000周后，可逆比容量仍高达205.3 mA h g^-1。

VO₂/V₈C₇@CNF负极具有超亲锂性，超分散和多点分布的电场优化了锂离子的吸附能，同时增强了锂离子扩散的动力学过程，使锂离子成核过电势将低至27 mV。同时，3D CNF网络为均匀的锂沉积提供了完美的场所，从而实现均与锂沉积。这种超分散纳米异质结构策略可扩展至新型纳米复合负极的设计，进一步构建高性能锂电池。

Abundant Lithiophilic VO₂/V₈C₇ Heterostructures Boost Charge Transfer towards High-rate Lithium Storage”

杨年俊教授简介：主要从事先进功能材料的制备、表征和电化学应用。（曾）担任多种国际杂志客座主编及编委和多个国际学术研讨会委员；持有国际专利多项，出版专著多部，发表论文多篇。

武汉科技大学先进炭材料工程研究中心由学科带头人李轩科教授组建于2002年，基于该平台突破了通用级沥青碳纤维和中间相沥青基炭纤维制备关键技术与装备研发，达到国内领先、国际先进的水平，并于2021年成为武汉科技大学校级重点科研平台。

本研究中心的工作涉及化工新材料、能源化工、环境化工等多个领域，现拥有场发射扫描电子显微镜、偏光显微镜、物理吸附仪、超高温石墨化炉和成套纺丝装置，电池、电催化和光催化测试系统，炭纤维及其复合材料制备和测试设备等3000多万仪器设备，拥有近2000㎡的实验场地和近8000万的科研经费。

迄今为止，已承担国家自然科学基金重点项目、面上项目、863计划和教育部科学技术研究重点项目、国防科委民口配套项目和总装备部预研基金以及省市重点基金40余项，在国内外学术会议和学术刊物上发表论文300余篇，其中SCI收录的论文150余篇，授权中国发明专利50余项，获湖北省自然科学二等奖1项。本研究中心现有研究人员12人，具有博士学位的教师12人，其中教授4人，副教授4人，讲师2人，工程师1人，博士后1人。另有博士研究生9人，硕士研究生73人。