任晓龙， 艾德生*， 吕瑞涛， 康飞宇， 黄正宏,*

（1. 清华大学 新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京 100084；2. 清华大学 核能与新能源技术研究院，北京 100084；3. 清华大学材料学院 先进材料教育部重点实验室，北京 100084）

1 前言

锂离子电容器兼具电池和电容器的优点，可以实现高容量，高倍率，长循环寿命，已成为一种极具发展前景的储能器件。目前限制锂离子电容器发展的重要因素之一是电容型正极和电池型负极之间的动力学不平衡，急需开发出一种具有超快动力学或者超高倍率特性的负极材料。因此，锂离子电容器目前的研究工作主要集中在电池型负极材料的开发制备上。已报道的负极材料主要包括N b2O5[1]，T i O2[2]，V2O5[3]，LiTi2(PO4)3[4]，Ti3C2[5]，Li4Ti5O12[6]，TiNb2O7[7]，H2Ti6O13[8]和石墨[9]等。然而现有的这些负极材料不仅比容量较低，而且倍率性能较差，难以满足锂离子电容器对高能量、高功率的要求。因此，迫切需要开发出一种高能量，高倍率特性的锂离子电容器负极材料。

在诸多的电池型负极材料中，炭复合V2O3材料具有很高的理论容量（1 070 mAh g−1）、良好的导电性、低毒、资源丰富等特点，近些年受到了广泛的关注[10,11]。已经开发出了多种纳米结构的炭复合V2O3材料，主要包括V2O3@C 纳米片[12]，三维V2O3-rGO 凝胶[13]，豆荚型CNT@V2O3纳米纤维[14]，V2O3/NG 纳米带[10]和V2O3@C 空心球[15]等。尽管结构设计在一定程度上优化了V2O3的电化学性能，但其倍率特性依然较低，难以解决锂离子电容器正负极之间动力学不平衡的难题。研究表明[16]，三维多孔炭复合V2O3材料拥有较大的比表面积和连续的导电网络，不仅可以缩短离子传输路径、提高电子传导能力，而且其稳健的几何框架可以抑制V2O3充放电过程中的体积膨胀，颗粒团聚，展示出了超高的倍率特性，是一种很好的负极材料。……