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劉美林等人Nano Energy：設計用于高倍率鋰離子電池的T-Nb2O5 -碳-石墨烯復合材料

對于Nb₂O₅在大功率可充鋰離子電池（LIBs）中廣泛的商業應用而言，使用經濟高效的合成策略開發先進的體系結構仍然是一個巨大的挑戰。

美國佐治亞理工學院劉美林、Bote Zhao等人報道了一種新型二維（2D）結構，該結構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架構顯示出優異的倍率性能（在100 C或 20 A g^-1下實現114 mAh g^-1的容量）和循環穩定性（在5 C下循環1500次后保持147 mAh g^-1的容量，在50C下循環5000次后保持107 mAh g^-1的容量）。

圖1 2D Nb₂O₅-C-rGO結構的合成過程示意圖

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電子網絡改善的電子導電性和原位形成晶格氧空位增強的Nb₂O₅晶粒內快速的Li+遷移動力學。

這項工作為快速鋰離子儲存提供了一種具有先進結構的負極，并進一步加強了對Nb₂O₅基碳質復合材料儲能機理的理解。

圖2 電化學性能

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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