DOI:10.1016/j.jcis.2020.09.076

与五氧化二铌（Nb2O5）相比，二元金属铌氧化物可提供更高的比容量，是锂离子电容器（LICs）的理想负极候选材料。但是，较低的电子电导率限制了它们获得高能量和功率密度的能力。本文通过静电纺丝技术成功制备了一维（1D）铌酸铜（CuNb2O6）纳米线，然后将其固定在二维（2D）还原氧化石墨烯（rGO）纳米片上，形成了独特的1D纳米线/2D纳米片CuNb2O6/rGO结构。作为LICs负极，1D/2D CuNb2O6/rGO电极在100 mA g-1下具有高达312.2 mAh g-1的比容量。拟议的CuNb2O6负极的Li+储存机制包含在初始锂嵌入过程中CuNb2O6分解为铌酸锂（Li3NbO4）和铜（Cu）。插层型Li3NbO4将进一步充当Li+的主体，而非活性Cu相将充当电子传输的导电网络。此外，组装的CuNb2O6/rGO//活性炭（CuNb2O6/rGO//AC）装置的能量密度高达92.1 Wh kg-1，可作为高能大功率锂离子电池的一种替代电极材料。

图1.（a）1D/2D CuNb2O6/rGO复合材料的合成示意图。（b）CuNb2O6的结构图。（c）CuNb2O6和CuNb2O6/rGO的XRD光谱。（d）CuNb2O6和CuNb2O6/rGO的XPS全扫描光谱，（e）Cu 2p和（f）Nb 3d。（g）rGO、CuNb2O6/rGO和CuNb2O6的拉曼光谱。

图2.（a）CuNb2O6和（b）CuNb2O6/rGO的SEM图像。（c）CuNb2O6的STEM图像和相应的EDS映射图像。（d）CuNb2O6/rGO复合材料的TEM图像。（e）CuNb2O6/rGO复合材料的HRTEM图像。

图3.（a）扫描速率为0.4 mV s-1时，CuNb2O6/rGO第1至第5循环的CV曲线。（b）电流密度为100 mA g-1时，CuNb2O6/rGO第1至第3循环的电压曲线。（c）CuNb2O6和CuNb2O6/rGO的压降曲线。（d）CuNb2O6和CuNb2O6/rGO电极的奈奎斯特图。（e）电流密度为100 mA g-1时，CuNb2O6和CuNb2O6/rGO的循环倍率性能曲线。（f）电流密度为1000 mA g-1时，CuNb2O6和CuNb2O6/rGO的长期循环性能。

图4.（a）CuNb2O6/rGO的CV曲线。（b）CuNb2O6/rGO的log（i）与log（v）之间的关系。（c）以1 mV s-1的扫描速率分离CuNb2O6/rGO中的电容电流和扩散控制电流。（d）不同扫描速率下电容电荷和扩散控制电荷的贡献。

图5.（a）初始阶段CuNb2O6的充放电曲线，（b）非原位XRD。

图6.CuNb2O6/rGO//AC LICs的电化学性能。（a）电荷存储机制的示意图，（b）CV曲线，（c）比电容与电流密度之间的关系，（d）Ragone图，（e）循环性能。