高倍率锂电池负极材料的开发是高功率锂电池的关键。大量研究表明，T-Nb2O5具有赝电容行为和快速储锂性能。然而，在较高温度下制备的Nb2O5的其他晶型有可能获得比T-Nb2O5更高的比容量和振实密度，从而提供更高的体积功率和能量密度。
近日，佐治亚理工学院刘美林教授，Bote Zhao，东北大学宋焱焱教授，浦项科技大学Min Gyu Kim报道了设计了一种具有丰富Wadsley平面缺陷的微米级H-Nb2O5（记为d-H-Nb2O5），用于快速储锂。结果显示，[NbO6]八面体块体局部重排的H-Nb2O5在比容量、倍率性能和稳定性方面都超过了T-Nb2O5。
文章要点
1）Operando X射线吸收光谱结果显示，缺陷H-Nb2O5在锂化过程中，铌离子的价态发生了很大的变化。Operando扩展X射线吸收精细结构和非原位拉曼光谱显示该结构在两相区存在较大的可逆畸变。
2）计算和X射线衍射分析表明，剪切结构沿锂的主要扩散路径扩展，在垂直于剪切面的方向收缩。平面缺陷通过垂直排列块体来缓解应变，最大限度地减小体积变化，增强结构稳定性。此外，锂在平面缺陷上的强吸附提高了插层容量。因此，与纳米结构工程不同的是，这种在体相中对平面缺陷进行修饰的策略可以有效地提高材料的本征性能。
这项工作的发现为通过缺陷工程设计微米级快速储锂材料提供了新的见解，同时，该策略也适用于其他能源相关应用的材料开发。
参考文献
Tongtong Li, et al, A Niobium Oxide with Shear Structure and Planar Defects for High-Power Lithium Ion Batteries, Energy Environ. Sci., 2021,
DOI: 10.1039/D1EE02664J
https://doi.org/10.1039/D1EE02664J
