钠离子电池(SIBs)因其工作电压高、环境友好、性价比高等优点而备受关注。然而，负极材料的固有缺陷(如导电性差、动力学速度慢、体积变化大等)阻碍了其满足实际应用的要求。

基于此，滑铁卢大学陈忠伟教授报道了一种同时含有O-Nb-C异质界面和氧空位的Nb₂O₅@碳纳米反应器（Nb₂O_5-x@MEC）作为负极材料，以驱动SIB向超大容量和超长循环寿命方向发展。

文章要点

1）以缺陷Nb₂O₅为根基的多孔碳纳米球具有较大的比表面积和较高的孔隙率，不仅有利于电解质渗透和质量/离子传输，而且补偿了电离-脱盐过程中的体积膨胀。而O-Nb-C异质界面和缺陷的形成进一步加强了注入纳米粒子的化学锚定，改善了复合材料内部的电子传递，并通过X射线吸收光谱(XAS)分析验证了电化学过程中的结构演变。此外，这种多功能设计策略赋予了复合材料可控的Nb₂O₅负载量，以调节其电化学行为，实现优异的性能。

2）由于其结构的独特性，所制备的Nb₂O_5-x@MEC复合材料具有超过1.1 mAh cm^-2的面容量、高达20 A g^-1的倍率容量和5000次以上的循环稳定性，以Nb₂O_5-x@MEC的质量计，其放电容量稳定在105 mAh g^-1以上。

这项工作标志着铌基复合材料负极材料的设计朝着高能、大功率SIB在相关储能和转换领域的潜在应用迈出了实质性的一步。

参考文献

Dan Luo, et al, Integrating Nanoreactor with O–Nb–C Heterointerface Design and Defects Engineering Toward High-Efficiency and Longevous Sodium Ion Battery, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103716

https://doi.org/10.1002/aenm.202103716