【图文导读】图1.典型多电子反应钒基材料的晶体结构、团体反应方程式及钒的价态变化图2.多电子反应钒系材料应用于锂电池的发展历程图3.V2O5的晶体结构及电化学性质(a)V2O5的晶体结构(b)V2O5的充放电曲线(c)V2O5在不同电位区间的循环性能(d)V2O5在1.5–4.0V区间前20圈的CV曲线(e)V2O5在2.0–4.0V区间前20圈的CV曲线(f)V2O5在2.5–4.0V区间前20圈的CV曲线图4.V2O5纳米材料的表征及应用于锂电池的性能(a)柔性Sn-V2O5电池的示意图(b)柔性Sn-V2O5电池弯折200圈过程中的开路电压变化(c)三层中空V2O5微米球的SEM图(d)三层中空V2O5微米球在1000mAg-1电路密度下的充放电曲线(e)不同结构V2O5微米球在1000mAg-1电路密度下的循环性能图5.VO2(B)的晶体结构及电化学性质(a)VO2(B)的晶体结构(b)VO2(B)在2–3V和1.5–4V(vs.Li+/Li)区间内的CV曲线(c)VO2(B)在2–3V区间内不同电流密度下的充放电曲线(d)VO2(B)在1.5–4V区间内不同电流密度下的充放电曲线图6.VO2(B)纳米材料的表征及电化学性能(a)VO2(B)/石墨烯纳米带的示意图(b)VO2(B)/石墨烯纳米带的SEM图(c)VO2(B)/石墨烯纳米带从1C到190C的倍率性能(d)石墨烯量子点包覆的VO2双面自支撑阵列的示意图(e)石墨烯量子点包覆的VO2双面自支撑阵列的TEM图(f)石墨烯量子点包覆及未包覆的VO2双面自支撑阵列在60C倍率下的循环性能图图7.LiV3O8的结构及电化学性能(a)H2V3O8向LiV3O8转变的晶体结构示意图(b)LiV3O8超长纳米线在20mAg-1电流密度下的充放电曲线(c)LixV2O5/LiV3O8纳米片的高分辨TEM图(d)单纯LiV3O8及不同LixV2O5/LiV3O8纳米片的循环性能图(e)单纯LiV3O8及不同LixV2O5/LiV3O8纳米片的倍率性能图图8.ε-VOPO4的结构及电化学性质(a)ε-VOPO4的晶体结构(b)ε-VOPO4在1.6–4.5V(vs.Li+/Li)区间内在C/50倍率下的充放电曲线(c)ε-VOPO4在3.0–4.5V(vs.Li+/Li)区间内在不同倍率下的充放电曲线(d)ε-VOPO4在3.0–4.5V(vs.Li+/Li)区间内的倍率性能(e)ε-VOPO4在1.6–3.0V(vs.Li+/Li)区间内在不同倍率下的充放电曲线(f)ε-VOPO4在1.6–3.0V(vs.Li+/Li)区间内的倍率性能图9.LiVOPO4的合成及电化学性能(a)β-LiVOPO4和ε-LiVOPO4的形成条件示意图(b)无序化去除的纳米尺寸ε-LiVOPO4的合成过程示意图(c)无序化的ε-LiVOPO4和无序化去除的ε-LiVOPO4的循环性能对比(d)无序化的ε-LiVOPO4在C/5倍率下不同圈数后的充放电曲线(e)无序化去除的ε-LiVOPO4在C/5倍率下不同圈数后的充放电曲线图10.Li3V2(PO4)3的结构及电化学性质(a)Li3V2(PO4)3的晶体结构(b)Li3V2(PO4)3中Li+的反应数及对应的比容量(c)Li3V2(PO4)3在3.0–4.4V电位区间内的充放电曲线(d)Li3V2(PO4)3在3.0–4.8V电位区间内的充放电曲线图11.氮掺杂石墨烯修饰的Li3V2(PO4)3/C在3.0–4.8V电位区间内的电化学性能(a)氮掺杂石墨烯修饰的Li3V2(PO4)3/C在0–4.8V电位区间内0.1C倍率下的充放电曲线(b)氮掺杂石墨烯修饰的Li3V2(PO4)3/C在0–4.8V电位区间内20C倍率下的循环性能(c)Li3V2(PO4)3/C为正极及石墨为负极的锂离子全电池的示意图(d)Li3V2(PO4)3/C为正极及石墨为负极的锂离子全电池在2C倍率下的循环性能图12.Li3VO4的电化学性质(a)Li3VO4与其它两种典型嵌入式负极Li4Ti5O12和石墨在比容量、团体电位及能量密度上的对比(b)Li3VO4在初始3圈的充放电曲线(c)介孔Li3VO4/C在有rGO修饰和没有rGO修饰的情况下的倍率性能(d)介孔Li3VO4/C/rGO在不同电流密度下的充放电曲线(e)介孔Li3VO4/C/rGO的长循环性能图13.VS4的结构及电化学性质(a)VS4的晶体结构(b)VS4作为锂离子电池负极在0.01–3.0V区间内在不同倍率下的充放电曲线(c)VS4在全放电状态下的非原位TEM图谱(d)VS4在全充电状态下的非原位TEM图谱(e)VS4在初始放电过程中的反应机理示意图【小结】总的来说，这篇综述针对几种典型的钒系多电子反应电极材料，包括V2O5、VO2、LiV3O8、VOPO4、LiVOPO4、Li3V2(PO4)3、Li3VO4和VS4，深入分析了它们在进行多个锂离子嵌入脱出反应过程中的结构、电化学性能、衰减机理和优化策略等，重点讨论了这些材料作为多电子反应电极材料应用于高容量锂电池所面临的挑战。

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