石墨是當下應用*成熟、*廣泛的負極材料，但是其理論比容量只有372 mAhg-1，提升空間有限。目前，硅基負極被認為是*有前途的下一代負極材料，但也存在體積膨脹、循環穩定性差等問題。過渡金屬氧化物材料能量密度高，循環性能好且物理化學性質穩定，并且過渡金屬氧化物材料在地球有豐富的儲量，生產成本低且制備過程相對簡易，因而也是負極材料領域的熱門材料之一。

在眾多過渡金屬氧化物中，氧化鎢材料因具有優異的半導體性能和潛在應用前景受到研究者們的關注。隨著納米技術的發展，氧化鎢同樣被帶入納米領域。與塊狀氧化鎢材料相比，納米氧化鎢被賦予了納米材料通有的優點：小尺寸效應和量子限制效應。此外，納米氧化鎢還擁有多種形貌結構。由于納米氧化鎢的多種優點，使其在光催化、電致變色、氣體傳感、超級電容器等領域受到廣泛研究。納米氧化鎢與碳材料相比，具有較高的理論比容量，因此它在鋰電領域也日益受到關注。

1、氧化鎢的制備

對于氧化鎢的制備，主要有三大方法，分別是液相法、氣相法、固相法。

液相法

液相法是在液相環境中，利用加熱、攪拌等方式讓溶液進行化學反應，此方法得到的產物純度高，形貌均勻，且所使用的設備簡單，可以大規模使用。所以，這種方法是制備WO3*常用、*有效的方法。

此外，液相法還具有操作簡易、設備簡單、寬的工作溫度范圍和可制備多種形貌納米材料等優點。液相法合成WO3可以調控樣品的晶體結構和微觀形貌結構。氧化鎢有多種液相合成方法，如通過溶膠-凝膠法、水熱法和模板法等合成WOx納米粒子、納米線、納米棒、納米片和納米管等。

固相法

固相法是將所需原材料按一定配比均勻混合，再采用高溫煅燒或熱壓燒結使固體顆粒之間發生固相反應，是制備納米粉末的一種工藝方法。有時也進一步配合使用研磨粉碎技術制備所需的超細納米粉末。

固相法的粉化過程一般包括兩種：一是將塊狀材料分割為小粒徑材料，包括機械粉碎法等，過程中無物質改變。二是將小粒徑材料組合構建，包括噴霧熱解法等，過程中有物質改變。

固相法與液相、氣相法的不同之處是沒有液-固或氣-固的轉變。固相法雖然過程簡單，但得到的WO3純度低，而且容易團聚。

氣相法

氣相法可以采用物理氣相沉積（PVD），直接利用鎢絲、鎢單質粉末等作為鎢源，通過控制氣相沉積的實驗參數來控制所沉積的納米WO3顆粒尺寸和形貌結構。通過氣相法所獲得的WO3大多數為WO3-x。

同固相法相比氣相法具有粒徑小且分布窄，分散性好，無雜質和能耗低等優勢。氣相法得到的WO3產物純度高，但是對實驗設備要求高，目前只適用于實驗室，不適合工業化大規模生產。

2、氧化鎢的改性

氧化鎢用作鋰電負極材料時，純相的WO3雖然展現了比碳材料更好的儲鋰性能，但是也存在不足。材料在*充放電循環時，放電比容量很可觀，基本超過了WO3的理論比容量693mAhg-1，但是在隨后的循環中，大多數文獻的報道顯示出容量都沒有得到很好的保持，衰減較為明顯。因此，研究者們通過包覆法、材料復合等對其進行電化學性能改善。

Zhang等以碳納米管薄膜（CMF）作為柔性基底，采用噴涂法將氧化鎢（WO3）和碳源（檸檬酸）固定在CMF上，形成碳包覆氧化鎢/碳納米管薄膜（WO3@C/CMF）復合材料。采用冷凍干燥法和水熱法對材料進行后續處理，分別得到了冷凍干燥型-碳包覆氧化鎢/碳納米管薄膜（F-WO3@C/CMF）和水熱型-碳包覆氧化鎢/碳納米管薄膜（H-WO3@C/CMF）。結果發現H-WO3@C/CMF中WO3具有較好的分散度。

通過對鎢源和碳源質量配比的研究，發現鎢源與檸檬酸質量配比為1:1時所得H-WO3@C/CMF（1:1）的電化學性能更優，首圈放電比容量為1180mAhg-1，50圈循環后其放電比容量仍有589mAhg-1。結果表明H-WO3@C/CMF作為鋰離子電池負極，有望提升其儲鋰性能。

Wang等采用微弧氧化法，以鈦箔作為基體，鎢酸鹽為電解液，成功制備出WO3/O2復合膜作為鋰離子電池負極材料。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀對復合膜組織結構進行表征，復合膜主要由WO3和TiO2組成。

當電解液中鎢酸鈉質量為70g時，測得電池電化學性能*穩定，比容量為605.684mAhg-1，循環200圈后比容量保持在141.466mAhg-1。涂覆石墨烯后，初始比容量提升至662.3mAhg-1，循環200圈后比容量保持在614.1mAhg-1，容量保持率高達92.7%，電化學性能更好。

Yoon等通過水熱法制備了菜花狀的WO3并對其進行了碳包覆處理，菜花狀材料是由長度約為50nm、直徑為20nm的小短棒組成。包覆碳之后和未包碳的材料在電流密度為50mAg-1時，循環50次后放電比容量分別為650mAhg-1和400mAhg-1，而且隨著循環次數的繼續增長，包碳的材料性能沒有衰減反而有所提高，而未經包碳的材料則比容量衰減嚴重。

Kim等通過水熱法合成了WO3納米板與石墨烯納米片的復合材料，并在電流密度為80mAg-1條件下分別測定了純相和復合5wt%、10wt%和20wt%石墨烯的循環性能曲線。復合不同量石墨烯的放電比容量和循環穩定性均高于純WO3的，并且復合石墨烯的量為5wt%時性能*佳。性能的提高可以歸結于石墨烯的加入增加了材料的電導率，WO3作為活性物質，石墨烯作為優良的電子導體，良好的接觸，使得電極材料的性能有所提高。

將WO3和其他氧化物進行復合也會提高材料的電化學性能。Gao等通過兩步水熱法制備了WO3@SnO2核殼納米線陣列，該材料在電流密度為0.28C時循環200次后容量保持在1000mAhg-1。該復合材料的比表面積比復合前的WO3材料提高了一倍，這種復合納米結構優越的電化學性能，歸因于SnO2的復合降低了電池整體的內阻，提高了復合電極的電導率，穩定了WO3納米結構。

總之，氧化鎢具有化學穩定性好、環保、價格便宜、容量高等優點，是具備一定潛力的負極材料。但氧化鎢的導電率較低，導致其循環穩定性較差，限制了其作為負極材料的應用。隨著新能源領域的快速發展，針對氧化鎢在鋰電領域的研究也在不斷深入，未來的研究成果會越來越豐富，相信氧化鎢在鋰電材料方面也會有很好的發展。

參考來源：

1、王振廷等.微弧氧化三氧化鎢負極材料制備及電化學性能研究

2、張克等.鋰離子電池用氧化鎢負極材料的改性

3、文敏等.氧化鎢/碳納米管膜復合負極的制備及其儲鋰性能

4、方浩.氧化鎢基負極材料的可控制備及電化學性能研究

5、賈金志.氧化鎢負極材料的制備及電化學性能的研究

6、童暉.多級結構氧化鎢基負極材料的制備及儲鋰性能研究