钒基材料是以钒元素为主要成分或核心组成部分的一类材料，钒基材料包含多种化合物，还有氮化钒（VN）、碳化钒（VC）等化合物。此外，还有以钒为主要合金元素的钒基合金。

性能特点

高比容量：具有多价离子反应机制，能实现较高的比容量，例如在储能领域作为电极材料时，理论比容量较高。

氧化还原特性：钒元素具有多种氧化态（从 +2 到 +5），这使得钒基材料在不同的化学反应和应用场景中能够表现出丰富的氧化还原行为，可作为催化剂或参与电化学反应等。

良好的机械性能：一些钒基合金具有高强度、高硬度、良好的韧性和抗疲劳性能，同时具备较好的抗蠕变性能，能在高温下保持稳定的力学性能。

特殊的物理性质：部分钒基材料具有特殊的物理性质，如二氧化钒在一定温度下会发生金属 - 绝缘体转变，导致其电学、光学等性质发生突变，这种特性可应用于智能窗、传感器等领域。

能源领域：在锂离子电池、水系锌离子电池等储能电池中作为正极材料，具有较高的能量密度和较好的充放电性能；此外，还可用于制备钒氧化还原液流电池，用于大规模储能。

锂离子电池领域

存在问题：钒基化合物作为锂离子电池正极材料具有比容量高、导电性好、价格低廉等优点，但大多数钒基化合物电池循环性能并不理想，这是由于锂离子频繁的嵌入和脱嵌导致其层状结构塌陷。

研究方向：以钒基化合物层状结构为主要研究对象，通过在钒基化合物相邻钒氧层之间引入起支撑作用的结构单元，获得兼具二维结构和结构支撑作用双重特点的新型钒基化合物正极材料，以有效抑制充放电过程中存在的层状结构塌陷，提高电池的循环稳定性。

水系锌金属电池领域

存在问题：锌离子与五氧化二钒之间的强静电相互作用限制了锌离子的扩散动力学，并且锌离子的反复脱嵌会导致结构坍塌和容量的快速衰减。同时，钒基材料的实际应用受到缺乏高效且高产率合成方法的限制，以往的制备方法存在能耗高、设备要求高、合成时间长以及对溶液 pH 值敏感等问题。

研究方向：一方面探索新的合成方法，如云南大学王毓德教授团队提出的温和、低成本和高产率的 CaV6O16・2.7H2O 合成方法，通过简单的油浴法将反应物在 90°C 下加热 6 小时，每批可获得 42.8g 的纯相 CaVO，产率高达 98.8%。另一方面，通过材料结构设计来改善性能，如河北大学朱前程博士等人通过合成大约 3 个原子层的类石墨烯氧化钒（GAVOH），使其能够实现超过 700mAh/g 的高容量，且 GAVOH - CNTs 复合凝胶可大规模制备，弥补了单独 GAVOH 稳定性不足的缺陷。

喷雾干燥机在钒基材料制备中具有重要应用，主要体现在以下方面：

制备钒基电极材料：喷雾干燥法对于制备球状微粒非常有优势，可用来制备磷酸钒钠（Na₃V₂(PO₄)₃，NVP）微球等钒基电极材料。如 Xu 等通过喷雾干燥策略构建了多孔空心球结构的石墨烯与 NVP 复合材料（NVP/rGO HSs）。该方法制备电极材料具有前驱体原子级均匀分布、化学计量比可精确控制、干燥过程迅速节省时间等优点。

实现均匀掺杂或复合：类似于在其他材料中的应用，在钒基材料制备中，可通过喷雾干燥将一些添加剂或其他功能性材料与钒基前驱体均匀混合。例如，将纳米 Al₂O₃与钒基前驱体通过喷雾干燥均匀混合，经过后续处理后，Al₂O₃层可均匀分布在钒基材料表面，起到隔绝电解液、稳定结构等作用。

喷雾干燥是以单一工序将溶液、乳浊液、悬浮液和浆状物料瞬间干燥成粉状或颗粒状产品。工艺过程简单、干燥温和特别适合热敏性物料，还可以快速工业化放大生产。那艾实验仪器的试验中心配备了6台功能各异的喷雾干燥造粒试验机以及专业的试验人员，能基本满足客户在粉体样品的制取及干燥特性的确认等方面的需求，为喷雾干燥工艺研究提供可靠的依据。诚挚欢迎广大新老客户前来试验、洽谈。