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一、文章概述

鋰離子電容器(LICs)結合鋰離子電池和超級電容器的優點，具有高能量/功率密度和長的使用壽命。然而，正負電極之間的動態不平衡極大地限制了其進一步的實際應用。文章首先采用簡單的水熱堿化方法，以少層Nb2CTx MXene (f-Nb2CTx)為前驅體制備了單晶鈣鈦礦NaNbO3納米管(S-P-NNO NCs)，然后通過凍干工藝將其與f-Nb2CTx組裝，制備了S-P-NNO/f-Nb2CTx雜化物。通過綜合實驗，對S-P-NNO納米碳化物的形成機理有了較為深入的認識。通過優化S-P-NNO NCs與f-Nb2CTx的組成和協同效應，優化后的S-P-NNO/f-Nb2CTx納米復合材料在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，以及長期循環穩定性（4000 次循環后保留 75% ）。通過原位X射線衍射分析提出了S-P-NNO/f-Nb2CTx負極的固有儲鋰機制。更有意義的是，這里設計的合成方法和獨特的見解將刺激新型 Nb 基氧化物向下一代 LICs 及以后的廣泛發展。

二、圖文導讀

圖中示。1(a)FESEM圖像，(b)TEM圖像，(c)f-Nb2CTxNS膠體溶液的Tyndall效應的AFM圖像。(d) FESEM和相應的粒度分布圖(d面板的插圖)，(e) TEM， (f) HRTEM和測量的層間距(g面板的插圖)，(g) STEM和相應的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納米碳化物生長過程示意圖。

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

圖3.S-P-NNO/f-Nb2CTx電極的電化學動力學分析。(a)不同掃描速率從0.4至1.2mV1.下的CV曲線(b)在0.8mV1.時，具有假電容（藍色)貢獻的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（藍色）的偽容差的歸一化貢獻比。(d和e)GITT圖和(f)SP-NNO和S-P-NNO/f-Nb2CTx電極的DLi的相應變化。

圖4.對組裝好的S-P-NNO/f-Nb2CTx//AC裝置的表征和電化學評價。(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)與其他報道的lic圖相比，對Ragone圖進行了比較。(g)在1.0Ag^-1.下的長時間循環特性。

三、全文總結

總之，在這項工作中，作者首先探索了一種簡單的水熱堿化方法，通過使用 f-Nb2CTx NSs 作為前驅體可控地制造 S-PNNO NCs，然后將 SP-NNO 與 2D f-Nb2CTx NSs 巧妙地結合以獲得 3D 分層 SP-NNO/f-Nb2CTx 雜化物作為 LIC 的競爭性負極。這種獨特的策略最大限度地發揮了S-P-NNO和f-Nb2CTx在高效鋰存儲方面的各自優勢。具有良好電子導電性的f-Nb2CTx使雜化體具有三維連接的多孔導電網絡，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納米材料之間的協同效應，優化后的S-P-NNO/f-Nb2CTx納米材料作為鋰離子電池陽極時，在高倍率容量和循環穩定性方面表現出更好的鋰存儲性能。更重要的是，對S-P-NNO納米碳化物的形成和內在鋰存儲機制的深入了解，有助于全面的實驗分析。文章的智能策略和深入理解將為未來鈮基氧化物的合理設計/建造提供有意義的指導，以實現能源相關應用及其他領域的發展。