由于铝的低成本、安全和三电子氧化还原特性，可充电铝离子电池（AIBs）正在成为一种很有前途的储能技术。然而，开发具有高工作电压和高可逆容量的合适正极材料仍然是一项艰巨的挑战。

近日，复旦大学余学斌教授在密度泛函理论（DFT）计算的指导下，首次将V₆O₁₃ 作为 AIBs 中很有前途的正极候选材料。

文章要点

1）通过电化学表征、非原位XRD和XPS测量并结合密度泛函理论计算，对预期的高压V6O13正极材料进行了研究，揭示了基于Al³⁺嵌入/脱嵌的储铝和扩散机制。实验结果表明，铝离子通过插层反应可逆地储存在 V₆O₁₃ 中，具有 ≈1.1 V 的高放电电压平台。

2）特别值得注意的是，采用预锂化策略来进一步促进氧化还原动力学，这使预锂化的 V₆O₁₃ 纳米带 （Li-VONB） 的容量提高了 161.6 mAh g^-1，300 次循环之后的能量密度达到了 177.7 Wh kg^-1，远高于其他报道的 AIB 氧化物正极材料。

3）研究人员在原子尺度上揭示了预嵌入锂的屏蔽效应和加速扩散速率。

本工作为高能AIBs开发了一种新型的Li–VONB正极，展示了预嵌入策略在AIBs应用中的巨大潜力。

参考文献

Shunlong Ju, et al, Pre-Lithiated Li₂V₆O₁₃ Cathode Enables High-Energy Aluminum-Ion Battery, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202201653

https://doi.org/10.1002/aenm.202201653