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劉美林等人Nano Energy：設(shè)計用于高倍率鋰離子電池的T-Nb2O5 -碳-石墨烯復(fù)合材料

對于Nb₂O₅在大功率可充鋰離子電池（LIBs）中廣泛的商業(yè)應(yīng)用而言，使用經(jīng)濟高效的合成策略開發(fā)先進的體系結(jié)構(gòu)仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

美國佐治亞理工學(xué)院劉美林、Bote Zhao等人報道了一種新型二維（2D）結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由還原氧化石墨烯納米片上富含氧空位的T- Nb₂O₅和碳組成（2D Nb₂O₅-C-rGO），它是通過一鍋水解路線和熱處理合成的。

作為 LIB 的負極，2D Nb₂O₅-C-rGO架構(gòu)顯示出優(yōu)異的倍率性能（在100 C或 20 A g^-1下實現(xiàn)114 mAh g^-1的容量）和循環(huán)穩(wěn)定性（在5 C下循環(huán)1500次后保持147 mAh g^-1的容量，在50C下循環(huán)5000次后保持107 mAh g^-1的容量）。

圖1 2D Nb₂O₅-C-rGO結(jié)構(gòu)的合成過程示意圖

實驗研究和基于密度泛函理論(DFT)的計算表明，2D Nb₂O₅-C-rGO電極出色的 Li⁺存儲性能歸因于C-rGO電子網(wǎng)絡(luò)改善的電子導(dǎo)電性和原位形成晶格氧空位增強的Nb₂O₅晶粒內(nèi)快速的Li+遷移動力學(xué)。

這項工作為快速鋰離子儲存提供了一種具有先進結(jié)構(gòu)的負極，并進一步加強了對Nb₂O₅基碳質(zhì)復(fù)合材料儲能機理的理解。

圖2 電化學(xué)性能

Engineering the architecture and oxygen deficiency of T-Nb₂O₅-carbon-graphene composite for high-rate lithium-ion batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106398

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