DOI:10.1016/j.materresbull.2020.111145
硅酸鈦鋰（Li2TiSiO5）作為鋰離子電池負極材料，由于其在0.28V（相對于Li+/Li）下的低工作電位和高理論容量（308 mA h g-1）而引起了人們的廣泛關注。然而，Li2TiSiO5的本征電子電導率低，鋰離子轉移動力學緩慢，阻礙了其實際應用。本文系統研究了鈮（Nb）摻雜對由靜電紡絲制備的Li2TiSiO5纖維的影響。研究發現，最佳的5.0％Nb摻雜Li2TiSiO5具有優異的電化學性能，在電流密度為5000 mA g-1時具有125.6 mA h g-1的高容量和良好的長期循環性能，在2000 mA g-1的電流密度下進行500次循環后仍具有129 mA h g-1的穩定容量。Li2TiSiO5中Nb的引入提高了本征電子電導率，改善了鋰離子轉移動力學，從而實現了超高倍率性能。這項工作為Nb摻雜Li2TiSiO5提供了新的見解，有望用于高功率鋰離子電池。
圖1.（a），（b）Li2TiNbO5前體纖維，（c），（d）Li2Ti0.95Nb0.05SiO5前體纖維，（e），（f）Li2TiNbO5纖維和（g），（h）Li2Ti0.95Nb0.05SiO5纖維的高倍和低倍放大SEM圖像。
圖2.（a）Li2-Ti1-xNbxSiO5（x=0.0％，2.5％，5.0％，7.5％和10.0％）的X射線衍射圖和（b）放大（200）峰。（c）Li2Ti1-xNbxSiO5（x=0.0％，2.5％，5.0％，7.5％和10.0％）的拉曼光譜。
圖3.（a），（b）Li2TiSiO5（插圖顯示相應的FFT）和（c），（d）Li2Ti0.95Nb0.05SiO5纖維（插圖顯示相應的SAED）的TEM，HR-TEM圖像。（e）單根Li2Ti0.95Nb0.05SiO5纖維的HAADF-STEM圖像和（f）元素映射圖像：鈦（Ti），鈮（Nb），硅（Si）和氧（O）。
圖4.摻雜量為（a）2.5％，（b）5.0％，（c）7.5％和（d）10.0％的Li2Ti1-xNbxSiO5樣品的Nb 3d高分辨率XPS曲線。
圖5.（a）具有不同摻雜量的Li2Ti1-xNbxSiO5的倍率性能和（b）循環性能。（c）Li2Ti0.95Nb0.05SiO5在電流密度為50至5000 mA g-1時的充放電曲線。（d）在0.1-3.0V下，當掃描速率為0.2 mV s-1時Li2Ti0.95Nb0.05SiO5的CV曲線。（e）Li2Ti0.95Nb0.05SiO5在電流密度為2000 mA g-1時的循環性能。
圖6.（a）Li2TiSiO5和（b）Li2Ti0.95Nb0.05SiO5在0.1至1.0 mV s-1的不同掃描速率下的CV曲線，通過峰值電流與掃描速率之間的對數關系確定（c）Li2TiSiO5和（d）Li2Ti0.95Nb0.05SiO5的相應b值。
圖7.（a）Li2Ti1-xNbxSiO5/Li（x=0.0％，2.5％，5.0％，7.5％和10.0％）半電池的奈奎斯特圖（插圖是高頻區域和等效電路圖）及其（b）阻抗實部與低頻之間的關系。
圖8.（a）Li2Ti1-xNbxSiO5（x=0.0％，2.5％，5.0％，7.5％和10.0％）的紫外可見漫反射光譜，（b）相應的Kubelka-Munk變換反射光譜以及（c）計算的帶隙。
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