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一、文章概述

鋰離子電容器(LICs)結(jié)合鋰離子電池和超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn)，具有高能量/功率密度和長(zhǎng)的使用壽命。然而，正負(fù)電極之間的動(dòng)態(tài)不平衡極大地限制了其進(jìn)一步的實(shí)際應(yīng)用。文章首先采用簡(jiǎn)單的水熱堿化方法，以少層Nb2CTx MXene (f-Nb2CTx)為前驅(qū)體制備了單晶鈣鈦礦NaNbO3納米管(S-P-NNO NCs)，然后通過(guò)凍干工藝將其與f-Nb2CTx組裝，制備了S-P-NNO/f-Nb2CTx雜化物。通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)，對(duì)S-P-NNO納米碳化物的形成機(jī)理有了較為深入的認(rèn)識(shí)。通過(guò)優(yōu)化S-P-NNO NCs與f-Nb2CTx的組成和協(xié)同效應(yīng)，優(yōu)化后的S-P-NNO/f-Nb2CTx納米復(fù)合材料在2.0 ag^-1下的可逆容量為157 mA hg^-1。基于 SP-NNO/f-Nb2CTx 的 LICs 具有 56 Wh kg ^-1 的能量密度和 13 kWkg  ^-1 的超高功率密度，以及長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性（4000 次循環(huán)后保留 75% ）。通過(guò)原位X射線衍射分析提出了S-P-NNO/f-Nb2CTx負(fù)極的固有儲(chǔ)鋰機(jī)制。更有意義的是，這里設(shè)計(jì)的合成方法和獨(dú)特的見(jiàn)解將刺激新型 Nb 基氧化物向下一代 LICs 及以后的廣泛發(fā)展。

二、圖文導(dǎo)讀

圖中示。1(a)FESEM圖像，(b)TEM圖像，(c)f-Nb2CTxNS膠體溶液的Tyndall效應(yīng)的AFM圖像。(d) FESEM和相應(yīng)的粒度分布圖(d面板的插圖)，(e) TEM， (f) HRTEM和測(cè)量的層間距(g面板的插圖)，(g) STEM和相應(yīng)的EDX元素(Na, Nb, O)映射圖像，(h) SP-NNO NCS的SAED圖。(i和j) FESEM， (k) TEM圖像和(l) S-P-NNO/f-Nb2CTx雜化的SAED模式。(m) S-P-NNO納米碳化物生長(zhǎng)過(guò)程示意圖。

圖2.(a) S-P-NNO NCs、f-Nb2CTx NSs和S-P-NNO/f-Nb2CTx的廣角XRD譜圖。(b)晶體結(jié)構(gòu)和(c) NNO的帶隙計(jì)算。(d) S-P-NNO和S-P-NNO/f- nb2ctx的拉曼光譜和XPS測(cè)量光譜，以及S-P-NNO/f- nb2ctx雜化產(chǎn)物的高分辨率(f) Nb 3d， (g) C 1s和(h) O 1s譜。

圖3.S-P-NNO/f-Nb2CTx電極的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)分析。(a)不同掃描速率從0.4至1.2mV1.下的CV曲線(b)在0.8mV1.時(shí)，具有假電容（藍(lán)色)貢獻(xiàn)的CV曲線(c)在不同的掃描速率下，S-PNNO/f-Nb2CTx（紅色）和S-P-NNO電極（藍(lán)色）的偽容差的歸一化貢獻(xiàn)比。(d和e)GITT圖和(f)SP-NNO和S-P-NNO/f-Nb2CTx電極的DLi的相應(yīng)變化。

圖4.對(duì)組裝好的S-P-NNO/f-Nb2CTx//AC裝置的表征和電化學(xué)評(píng)價(jià)。(a)LICs的示意圖。(b)如圖所示，在不同的掃描速率下的CV曲線。(c)不同電流密度下的充放電圖。(d)自放電曲線。(e)泄漏電流概況。(f)與其他報(bào)道的lic圖相比，對(duì)Ragone圖進(jìn)行了比較。(g)在1.0Ag^-1.下的長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)特性。

三、全文總結(jié)

總之，在這項(xiàng)工作中，作者首先探索了一種簡(jiǎn)單的水熱堿化方法，通過(guò)使用 f-Nb2CTx NSs 作為前驅(qū)體可控地制造 S-PNNO NCs，然后將 SP-NNO 與 2D f-Nb2CTx NSs 巧妙地結(jié)合以獲得 3D 分層 SP-NNO/f-Nb2CTx 雜化物作為 LIC 的競(jìng)爭(zhēng)性負(fù)極。這種獨(dú)特的策略最大限度地發(fā)揮了S-P-NNO和f-Nb2CTx在高效鋰存儲(chǔ)方面的各自?xún)?yōu)勢(shì)。具有良好電子導(dǎo)電性的f-Nb2CTx使雜化體具有三維連接的多孔導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，可用于快速的Li+ /電子傳輸。此外，S-P-NNO NCS均勻分散在f-Nb2CTx納米粒子上或之間，降低了超薄納米粒子的聚集和自重堆積。由于S-P-NNO和f-Nb2CTx納米材料之間的協(xié)同效應(yīng)，優(yōu)化后的S-P-NNO/f-Nb2CTx納米材料作為鋰離子電池陽(yáng)極時(shí)，在高倍率容量和循環(huán)穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出更好的鋰存儲(chǔ)性能。更重要的是，對(duì)S-P-NNO納米碳化物的形成和內(nèi)在鋰存儲(chǔ)機(jī)制的深入了解，有助于全面的實(shí)驗(yàn)分析。文章的智能策略和深入理解將為未來(lái)鈮基氧化物的合理設(shè)計(jì)/建造提供有意義的指導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)能源相關(guān)應(yīng)用及其他領(lǐng)域的發(fā)展。