现有锂离子电池（LIBS）电极材料在低温下的倍率性能普遍较差，严重限制了其在冬季和寒冷气候地区的应用。 因此，非常需要开发一种在低温下具有良好电化学性能的电极材料。
这里佐治亚理工学院刘美林教授、青岛大学林春福教授、上海理工大学袁涛副教授通过静电纺丝和随后在900 °C的H2气氛中煅烧4 h，成功合成了部分减小的亚微米直径Tinb24O62（PR-TNO）纤维，PR-TNO样品的晶体结构类似于Ti2Nb10O29。 当用作 Lib 阳极时，pr-tno 表现出快速的质量和电荷传输特性。 首先，PR-TNO的Reo3型层状晶体结构为Li+的快速传输和储存提供了充足的空间，特别是在低温下，它表现出明显的电容行为。
其次，pr-tno扩大了层间距，进一步促进了Li+层间的传输。 第三，PR-TNO相对较高的工作电位导致其初级颗粒上形成非常薄的固体电解质界面（SEI）薄膜涂层，从而允许在电解质和PR-TNO晶格之间快速传输Li+。 最后，PR-TNO中部分还原的钛离子和铌离子（如Ti3+和Nb4+）增强了电子电导率。
图1PR-TNO氧化还原机理和电化学动力学
这些特性的增强使PR-TNO在低温下具有良好的电化学动力学。 在-20°C时，pr-tno为0在 1C 时提供 313 mAh g-1 的高可逆容量，在 25 °C 时提供 83 mAh g-1 的高可逆容量3%。PR-TNO在-20 °C、5C和05C容量比为583%，仅略低于 25 °C（5C 对 0.）。5C容量比为607%）。
令人兴奋的是，PR-TNO还表现出出色的循环稳定性，最大体积变化仅为79%，在 5C 下循环多达 1680 次后，容量保持率高达 992%。此外，通过变温原位XRD、原位透射电镜、非原位XPS、HRTEM和STEM等多种最新表征技术，系统地研究了PR-TNO的工作机理。 本研究获得的方法和见解可应用于其他用于低温操作的高性能电极的结构和组成设计。
图2pr-tno的Li+存储性能
partially reduced titanium niobium oxide: a high-performance lithium-storage material in a broad temperature range,advanced science2021. doi: 10.1002/advs.202105119