Nb₂O₅基材料在LIBs和SCs中得到了广泛的研究，但由于低导电率（300 k时约为3.4×10-6 S cm^-1）的固有缺陷阻碍了其在大型储能系统中的实际应用。为了解决这一问题，研究人员致力于将各种碳材料与Nb₂O₅纳米结构相结合，如Nb₂O₅/石墨、Nb₂O₅/中碳微珠、Nb₂O₅@碳布和Nb₂O₅/碳纳米管，其中碳被用作电子输运框架以增强电子导电性。然而，一般来说，碳改性和纳米结构总是伴随着更高的比表面积，从而导致低的抽头密度。而由于电子迁移率和结构稳定性通常会随着质量负载的增加而受到阻碍。使得低抽头密度的材料很难在高负载量下实现良好的循环稳定性。因此，开发具有良好电子/离子输运特性的未改性材料，对实现循环稳定性和高面容量具有重要意义。

有鉴于此，武汉理工大学麦立强教授，李琪副研究员报道了采用简易的一步热氧化法制备了TT-、T-、M-、H-Nb₂O₅微球。通过电化学分析和密度泛函理论计算，研究了不同相态Nb₂O₅的离子和电子输运特性。

文章要点：

1）与TT-、T-和HNb₂O₅相比，未经纳米结构和碳改性的四方Nb₂O₅（M-Nb₂O₅）显示出更好的速率性能（5 A g^-1时，121 mAh g^-1）、增强的可逆容量（0.2 A g^-1时163 mAh g^-1）和更好的循环稳定性（1000次循环后，具有82.3%的容量保持率）。

2）电化学分析进一步揭示了扩散控制的Li⁺插层动力学，原位X射线衍射分析表明Li⁺插层/脱层具有良好的结构稳定性。利用本征快离子/电子输运，即使在22.51 mg cm^-2的超高质量负载下也能获得2.24 mAh cm^-2的高面容量。

这项工作有助于促进高面容量、稳定锂储存的Nb₂O₅材料向实用化方向发展。

Zhiquan Hu, et al, Facile formation of tetragonal-Nb2O5 microspheres for high-rate and stable lithium storage with high areal capacity, Science Bulletin, 2020

DOI：10.1016/j.scib.2020.04.011

https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.04.011