Nb_(2)C MXene衍生Nb_(2)O_(5)多层纳米片的快速合成及其在锂离子电容器中的性能

摘要

近年来,随着电动汽车和储能领域的快速发展,锂离子电容器(LICs)因其高功率密度和相对较高的能量密度而备受关注。五氧化二铌(Nb_(2)O_(5))因具有高容量和优异的倍率性能等特点,而成为最重要的负极材料之一。然而,目前报道的Nb_(2)O_(5)基负极材料的合成均需要复杂的制造工艺或做特殊处理。因此,本工作开发了一种通过氧化多层Nb_(2)C MXene材料快速合成多层Nb_(2)O_(5)纳米片的方法。借助X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜技术(SEM)、比表面积分析、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术等测试表征手段,对所制得的多层Nb_(2)O_(5)纳米片进行了表征。在高温煅烧的初始阶段,前驱体由Nb_(2)C MXene材料转变为正交Nb_(2)O_(5)(T-Nb_(2)O_(5)),并保留了MXene材料的多层纳米片微结构。随着烧结时间的增加,转变为由伪六方Nb_(2)O_(5)(TT-Nb_(2)O_(5))纳米颗粒组成的纳米片结构。与TT-Nb_(2)O_(5)纳米颗粒相比,多层T-Nb_(2)O_(5)纳米片电极显示出更高的比容量和更优异的倍率特性。同时,T-Nb_(2)O_(5)电极在半电池和锂离子混合电容器中都表现出优秀的循环性能。多层T-Nb_(2)O_(5)材料更加优异的储锂性能可能源于其多片层结构、准二维锂离子扩散通道和快速赝电容响应能力三者的协同作用。