"式LixM1-yNbyNb2O7を有する酸化ニオブを含み、式中、0≦x≦3、0≦y≦1であり、MがTiまたはZrを表す、アノード活物質。前記酸化ニオブが、LixTiNb2O7またはLixTi1-yNbyNb2O7である、請求項1に記載のアノード活物質。前記酸化ニオブが、炭素でコーティングされた酸化物粒子から作られる、請求項1または2に記載のアノード活物質。前記炭素コーティングが、物質全体の3重量までである、請求項3に記載のアノード活物質。アノード活物質と、場合により導電剤と、場合によりバインダーとを含有し、前記アノード活物質が、請求項1に記載のアノード物質である、アノード組成物。-60~75wtの請求項1~4のいずれか1項に記載のアノード活物質と、-30~15wtの導電剤と、-0~10wtのバインダーとを含有する、請求項5に記載のアノード組成物。前記導電剤が、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、またはカーボンナノチューブから選択される、請求項5または6に記載のアノード組成物。前記バインダーが、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピロリドン、およびポリメタクリル酸メチルから選択される、請求項5~7のいずれかに記載のアノード組成物。電流コレクタ上のアノード組成物からなるアノードであって、前記アノード組成物が請求項5~8のいずれかに記載の組成物である、アノード。前記電流コレクタが、銅またはアルミニウムから作られる、請求項9に記載のアノード。アノードと、カソードと、リチウム塩を含有する電解質とを有し、アノードが、請求項9または10に記載のアノードである、リチウムイオン二次電池。前記カソードが、電流コレクタの上にあるコンポジットカソード物質から作られる、請求項11に記載の電池。前記電流コレクタが、銅またはアルミニウムから作られる、請求項12に記載の電池。前記コンポジットカソード物質が、アノードおよび場合により導電剤および場合によりバインダーの電位よりも多く酸化する電位で、リチウムイオンの可逆的な挿入を可能にする化合物である活性カソード物質を含有する、請求項12または13に記載の電池。前記活性カソード物質がLi[Ni0.5Mn1.5]O4である、請求項14に記載の電池。前記電解質が、液体溶媒中またはポリマー中に溶解したリチウム塩を含む、請求項11~15のいずれかに記載の電池。前記リチウム塩のアニオンが、ペルフルオロアルカンスルホン酸イオン、ビスペルフルオロアルキルスルホニルイミドイオン、過塩素酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、およびテトラフルオロホウ酸イオンから選択される、請求項16に記載の電池。前記液体溶媒が、有機カーボネートおよびイオン性液体から選択される、請求項16または17に記載の電池。前記ポリマーが、溶媒和するポリマー、架橋したポリマーまたは架橋していないポリマーから選択される極性ポリマーである、請求項16または17に記載の電池。発明の要旨本発明のこの目的によれば、本明細書で具現化され、広く記載されているように、本開示は、種々の局面では、二次リチウムイオン電池のアノードで使用され得る酸化ニオブ組成物に関する。ある局面では、本開示は、酸化ニオブを含むアノード物質を提供する。別の局面では、本開示は、酸化ニオブを活性電極物質として含むアノードを提供する。さらに別の局面では、本開示は、前記アノードを含有するリチウムイオン電池を提供する。添付の図面は、本明細書に組み込まれており、本明細書の一部を構成しており、いくつかの局面を例示し、本明細書の記載と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。詳細な説明本発明は、以下の詳細な説明およびそこに含まれる実施例を参照することによって、もっと簡単に理解され得る。本明細書全体でよく使用される特定の略語は、以下のとおりである。TNOは、TiNb2O7を意味する。DTNOは、Ti1-yNbyNb2O7を意味する。HR-TEMは、高解像度透過型電子顕微鏡写真を意味する。SAEDは、特定領域での電子回折を意味する。ZFCは、ゼロ磁場で冷却したを意味する。LNMOは、LiNi0.5Mn1.5O4を意味する。C-TNOは、炭素でコーティングされたTiNb2O7を意味する。C-DTNOは、炭素でコーティングされたDTNOを意味する。裸のTNOは、コーティングされていないTiNb2O7を意味する。裸のDTNOは、コーティングされていないTi1-yNbyNb2O7を意味する。C-は、化学結合によって他の原子に結合した炭素原子を単に意味するのではなく、炭素コーティングを意味する。本明細書は、電池について言及する。本明細書で使用する場合、電池は、1個の電気化学セルであってもよく、1個の電気化学セルについて言及していることが内容から明らかである場合を除き、任意のさらなる要素例えば、ワイヤおよびケーシングを含め、2個以上の電気化学セルの組み合わせであってもよい。本発明の化合物、組成物、物品、システム、デバイス、および/または方法を開示し、記載する前に、他の意味であると明記されていない限り、これらが特定の合成方法に限定されず、または、他の意味であると明記されていない限り、特定の試薬に限定されず、もちろんさまざまに変えてもよいことを理解すべきである。また、本明細書で使用する専門用語は、特定の局面のみを記述することを目的としており、限定することを意図してはいないことも理解すべきである。本明細書中で述べるあらゆる刊行物は、方法および/または物質この方法および/または物質に関連して刊行物が引用されるを開示し、記載するために、本明細書に参考として援用される。他の意味であると定義されていない限り、本明細書で使用するあらゆる技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者に一般的に理解されているのと同じ意味をもつ。本明細書に記載する方法および物質と類似または等価の任意の方法および物質を本発明の実施または試験に使用してもよいが、以下、実施例の方法および物質について記載する。明細書および添付の特許請求の範囲で使用する場合、単数形1つのa、1つのan、そのtheは、その内容が明らかに他の意味であると示されていない限り、複数の対象物も含む。したがって、例えば、1つの電解質anelectrolyteと書かれている場合、2つ以上の電解質の混合物を含む。範囲は、本明細書で、約一つの特定の値から、および/または約別の特定の値までとして表現することができる。このような範囲が表現されている場合、別の局面は、その一つの特定の値から、および/またはその他の特定の値までを含む。同様に、値が概算値で表現されているとき、約を先行詞として使用することによって、特定の値が別の局面を形成することが理解される。さらに、それぞれの範囲の端点が、その他の端点との関係で、かつ、他の端点と独立して意味のあるものであることが理解される。また、本明細書に開示されている多くの値があり、それぞれの値が、その値自体に加え、約その特定の値として開示されていることも理解される。例えば、値10が開示されているとき、約10も開示されている。また、2つの特定の単位の間にあるそれぞれの単位も開示されていることも理解される。例えば、10および15が開示されている場合、11、12、13、14も開示されている。本明細書で使用する場合、任意要素のまたは場合によりという用語は、その後に記載されている事象または状況が起こってもよく、起こらなくてもよく、その記載が、その事象または状況が起こる場合と、起こらない場合とを含むことを意味する。本明細書は、本発明の組成物を調製するのに使用可能な成分および本明細書に開示する方法の中で使用可能な組成物自体を開示する。これらの物質および他の物質が本明細書に開示され、これらの物質の組み合わせ、部分集合、相互の関係または群が開示されており、これらの化合物のさまざまな個々のおよび集合的な組み合わせならびにさまざまな個々のおよび集合的な順列のそれぞれについての具体的な言及は明示的に開示されていなくてもよいが、それぞれ、本明細書で具体的に想定され、記載されていることが理解される。例えば、特定の化合物が開示され、検討されており、いくつかの分子に対して行うことが可能ないくつかの改変その化合物を含むが記載されている場合、その化合物のすべての組み合わせおよび順列、および可能な改変は、矛盾する内容が具体的に示されていない限り、それぞれ具体的に想定されている。したがって、A群、B群、C群の分子が開示されており、かつ、D群、E群、F群の分子が開示されており、分子A-Dの組み合わせの例が開示されている場合、可能なそれぞれの組み合わせが個々に引用されていない場合であっても、それぞれが個々に、また全体的に想定されており、A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E、C-Fという組み合わせが開示されていることを意味する。同様に、これらの任意の部分集合または組み合わせも開示されている。したがって、例えば、A-E、B-F、C-Eの部分集合が開示されている。この概念は、限定されないが、本発明の組成物を製造する方法および使用する方法の工程を含め、本明細書のあらゆる局面に適用される。したがって、実施することが可能な種々のさらなる工程が存在する場合、これらのさらなる工程は、それぞれ、本発明の方法の任意の具体的な実施形態または実施形態の組み合わせと共に行うことができることも理解される。上に簡単に記載したように、本発明は、例えば、リチウムイオン電池の電極例えば、アノードの活物質として使用可能な酸化ニオブを提供する。本発明の組成物は、構造の骨格でイオンを置き換えるような結晶構造を有していてもよい。このような酸化ニオブ組成物を電気化学セルまたは電池で使用する場合、リチウムイオンは、リチウムに対して約1.2V~約1.6Vの範囲の電圧にわたって、可逆的に酸化ニオブに挿入され得る。多くの実施形態では、このような可逆的な挿入は容易であってもよく、迅速に行われてもよい。ある局面では、本発明は、リチウムイオン二次電池で使用するのに適したアノードを提供し、アノードは、本明細書に記載する酸化ニオブを含む。本発明の酸化ニオブは、電解質例えば、カーボネート液の最低空分子軌道LUMOと実質的に適合し得る電圧で操作され得、それにより、アノードと電解質が不釣り合いであったことに関連する多くの問題が避けられ得る。ある局面では、酸化ニオブ例えば、TiNb2O7骨格は、リチウムイオン二次電池に使用するのに適した電解質特に、液体電解質、例えば、カーボネート液の最低空分子軌道LUMOと適合するか、または実質的に適合するリチウムイオンの抽出および/または挿入のときに、酸化および/または還元電圧を示し得る。ある局面では、このような電圧を適合させる性能によって、数多くの充電/放電サイクルにわたって安全性が改良された本発明の酸化ニオブから作られたアノードを含むリチウムイオン二次電池が提供され得る。別の局面では、アノードにこのような酸化ニオブを使用すると、リチウムイオン電池を構築するのに必要な費用、複雑さおよび/または時間を減らすことができる。それに加え、本発明の酸化ニオブは、アノードの電圧と電解質のLUMOとが合わないことの結果として、アノード表面にSEI不動態化層の生成をもたらす場合に起こり得るカソードの不可逆的な容量低下を減少させ、そして/または妨げ得る。従来のアノード組成物よりも安全な他のアノード物質例えば、Li4Ti5O12スピネルが特定されているが、本発明の酸化ニオブは、安全性の向上とともに、エネルギー密度の増加および/または電力容量の増加を提供することができる。したがって、ある局面では、本発明の酸化ニオブは、リチウムイオン二次電池の安全性の向上を提供し得る。別の局面では、従来のアノード物質を含有する従来の電池を超える充電速度および放電速度の増加を提供し得る。さらに別の局面では、酸化ニオブは、従来のアノード物質およびすでに特定されている安全な代替品を越える容量の増加を提供し得る。酸化ニオブおよびその調製本発明の酸化ニオブは、式LixM1-yNbyNb2O7を有していてもよく、式中、0≦x≦3、0≦y≦1であり、MはTiまたはZrを表す。このような酸化物の例としては、LixTiNb2O7TNO、およびLixTi1-yNbyNb2O7DTNO、例えば、LixTi0.9Nb0.1Nb2O7が挙げられる。Tiを部分的にNbで置き換えることにより、酸化ニオブ組成物の固有導電度が高まる。例えば、Ti部位で10のTi原子をNb原子で置き換えることで、絶縁性のTiNb2O7を導電性のTi0.9Nb0.1Nb2O7に変えることができる。本発明の酸化ニオブは、粒子の形態であってもよく、この粒子は針状から円板状までさまざまな形状のものであってもよい。これらの粒子は、任意の寸法が1~数百ナノメートルであってもよい。この粒子を凝集させてもよく、凝集させなくてもよく、凝集物は、ほぼ球状であっても楕円形であってもよい。本発明の実施形態を異なる様式で調製してもよい。例えば、従来のゾルゲル法によって、または従来の固相反応によって、酸化ニオブを調製してもよい。例えば、TNOおよびDTNOをゾルゲル技術および固相技術によって調製してもよく、これらの技術を、以下に記載するように試験し、望ましい物質を製造した。ゾルゲル技術において、Nb2O5、フッ化水素酸、TiOC3H74、アンモニア、およびクエン酸一水和物を出発物質として用い、TNOを製造してもよい。まず、Nb2O5をフッ化水素酸に溶解させ、透明溶液を形成してもよい。この溶液からF-イオンを除去するために、アンモニアを加え、NbOH5の白色沈殿を得てもよい。沈殿を洗浄し、乾燥させた後、NbOH5をクエン酸に溶解させ、NbV-クエン酸溶液を形成してもよい。この溶液に、溶液のpH値をアンモニアを用いて調整しつつ、TiOC3H74を含有する水-エタノール溶液を加えてもよい。このNbVイオンおよびTiIVイオンを含有する最終的な混合物を90°Cで撹拌し、クエン酸ゲルを形成してもよい。次いで、このゲルを140°Cまで加熱し、前駆体を得てもよい。この前駆体を900°Cおよび1350°Cでアニーリングし、TNO生成物を得てもよい。化学量論量の出発物質Nb2O5、Nb、TiO2を用い、固相反応によってDTNO生成物を調製してもよい。この出発物質を十分に粉砕し、圧縮してペレット状にしてもよい。このペレットをTa箔で包み、真空石英管に入れて密閉し、アニーリングしてもよい。アニーリング温度およびアニーリング時間によって、酸化物粒子の大きさを適応させてもよい。例えば、900°Cで、次いで1100°Cで加熱することによってアニーリングを行ってもよく、それぞれの温度を24時間維持し、図1に示されるような大きさがナノメートル範囲の粒子を得てもよい。第1の放電のときに、リチウムLiを含有する酸化物x≠0を電気化学的に得てもよく、Liを含まない対応する酸化物を、金属リチウムアノードを有する電気化学セル中でカソード物質として使用してもよい。特定的な実施形態では、本発明の酸化ニオブは、炭素でコーティングされた酸化物粒子の形態であってもよい。炭素コーティングは、酸化ニオブ全体または一部に対する連続的または不連続的な覆いであり得る。ある実施形態では、炭素コーティングが存在する場合、炭素コーティングの量は、コーティングされた酸化ニオブ組成物の3.0重量までであり得る。さらに特定的な実施形態では、炭素コーティングは、コーティングされた酸化ニオブ組成物の0.5、0.75、1.0、1.25、1.5、1.75、2.0、2.25、2.5または2.75重量の量で存在し得る。炭素コーティングが存在すると、酸化ニオブの導電性が高まり、NbIVの原子価状態を安定化するのに役立ち得る。他の局面では、炭素コーティングの量は、コーティングされた酸化ニオブの約1~2wtからであってもよい。さらに他の局面では、炭素コーティングが存在する場合、炭素コーティングの量は、コーティングされた酸化物の約0.5未満であってもよい。さらなる局面では、炭素コーティングが存在する場合、炭素コーティングの量は、コーティングされた酸化ニオブの3.0重量より多くてもよい。炭素コーティングが存在する場合、炭素コーティングは、公知の方法によって形成され得、当業者は、望ましい炭素コーティングを形成するのに適切な方法を容易に選択することができる。ある例となる方法では、有機炭素前駆体と酸化ニオブとを混合し、次いで、この混合物をニオブの安定な温度範囲内の温度で熱分解してもよい。このような熱分解は、非酸化雰囲気下で行われてもよい。本発明の酸化ニオブを、活性電極物質例えば、アノード組成物中の活性アノード物質として使用してもよい。このようなアノード組成物は、式LixM1-yNbyNb2O7の少なくとも1つ以上の酸化ニオブと、場合により、例えば、導電剤およびバインダーから選択されるさらなる成分とを含んでいてもよい。導電性材料は、炭素材料、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラックacetyleneback、グラファイトまたはカーボンナノチューブを含んでいてもよい。バインダーは、ポリマー、例えば、ポリアクリロニトリルPAN、ポリフッ化ビニリデンPVDF、ポリビニルピロリドンPVPまたはポリメタクリル酸メチルPMMAを含んでいてもよい。特定的な実施形態では、電極物質は、60~75wtのLixM1-yNbyNb2O7を含有し得る。さらなる特定的な実施形態では、30~15wtの導電剤、および/または10wtまでのバインダーも含み得る。アノード組成物の特定の例では、酸化ニオブと導電剤とバインダーの比率は、65:30:5wtであり得る。電極および電池別の局面では、本発明は、本発明の酸化ニオブを含有する活性アノード物質を含むアノードを提供する。アノード物質は、上述のようなアノード組成物の形態であってもよい。アノードの活性アノード物質は、電流コレクタの上に備えられ得る。電流コレクタは、例えば、アルミニウムまたは銅から作られてもよい。アノードは、例えば、リチウムイオン二次電池中のアノードとして使用されてもよい。コイン電池のアノードを得る方法の例では、アノード活物質と炭素材料とをまず完全に混合してもよく、次いで、バインダーを加えてもよく、再び塊を混合してもよい。次いで、この混合物をロールによって薄いシートに加工し、円板を型抜きしてもよい。このようにして得られた円板を、例えば、銅またはアルミニウムから作られた電流コレクタ上に置いてもよい。それぞれのアノード物質の薄い円板シートの典型的な重量は、2~5mgであり得る。当業者は、本開示の教示内容を用い、他の種類の電気化学セルおよび電池に適した酸化ニオブ活物質を含有するアノードを形成してもよい。ある実施形態では、本発明の酸化ニオブを含有するアノードを有するリチウムイオン二次電池は、完全に可逆性のLi/Li0に対する1.1~1.6VでのLi挿入/抽出プロセスに基づいて作動し得る。このような電池は、充電および放電の速度を速くすることが可能であり得る。酸化ニオブの外因性の導電性は、酸化ニオブを炭素でコーティングすることによって高められ得る。同様に、Tiの代わりにNbを使用することによって、固有伝導度が高められ得る。C-Ti0.9Nb0.1Nb2O7は、高められた固有伝導度を有する酸化ニオブの例である。アノードが本明細書に記載されるとおりであるリチウムイオン二次電池は、Li/Li0に対して1.0V~2.5Vのサイクルにおいて、約285mAh/gの可逆的な比容量を示してもよい。このような容量は、0.2Cで95を超える効率で達成されてもよい。16Cで約190mAh/gの比容量を維持する性能によって、C-TNOまたはC-DTNOが、従来の物質例えば、スピネルLi4Ti5O12と比較して魅力的なアノード代替物質になる。図1bは、Nb原子およびTi原子を示し、図2Dは、Li挿入の格子間の空間を示す。式単位あたり3個のリチウムイオンLiが挿入されたものであるならば、このような構造は、TiIV/TiIIIおよびNbV/NbIIIのレドックス対が重なり、387.6mAh/gの高い理論容量を与える。別の実施形態では、リチウムイオン二次電池は、カソードを含有していてもよく、カソードは、電流コレクタの上にあるコンポジットカソード物質から作られてもよい。電流コレクタは、例えば、銅箔またはアルミニウム箔から作られてもよい。コンポジットカソード物質は、アノードの電位よりも多く酸化する電位で、リチウムイオンの可逆的な挿入を可能にする化合物を含む活性カソード物質を含有していてもよい。コンポジットカソード物質は、導電剤および/または場合によりバインダーも含んでいてもよい。導電剤およびバインダーは、アノードについて述べられたバインダーから選択されてもよい。活物質は、リチウムイオンを可逆的に挿入し、抽出することが可能なホスト骨格を提供することが可能な遷移金属酸化物から選択されてもよい。このような物質の具体的な例は、スピネル骨格を有する酸化物[Ni0.5Mn1.5]O4であり、その中に、リチウムイオンが可逆的に挿入され、Liz[Ni0.5Mn1.5]O40≦z≦0を生成してもよく、この物質から、リチウムイオンが可逆的に抽出されてもよい。本発明のリチウムイオン二次電池において、電解質は、液体溶媒中またはポリマー中に溶解したリチウム塩を含んでいてもよい。特定の実施形態では、リチウム塩は、リチウムイオン二次電池に従来から使用されるリチウム塩から選択されてもよい。リチウム塩のアニオンの例としては、ペルフルオロアルカンスルホン酸イオンperfluoroalcanesulfonates、ビスペルフルオロアルキルスルホニルイミドイオン、過塩素酸イオンClO4-、ヘキサフルオロリン酸イオンPF6-、テトラフルオロホウ酸イオンBF4-が挙げられる。液体溶媒は、有機カーボネートまたはイオン性液体であってもよい。有機カーボネートの例としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジアルキルカーボネート例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびメチルプロピルカーボネートが挙げられる。ポリマーは、溶媒和するポリマー、架橋したポリマーまたは架橋していないポリマーから選択される極性ポリマーであってもよい。溶媒和するポリマーは、硫黄、酸素、窒素およびフッ素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含有する溶媒和単位を含有するポリマーであってもよい。溶媒和するポリマーの例としては、ポリエチレンオキシドを基とする、網目構造を形成しているか、もしくは形成していない、直鎖構造、ハチの巣構造もしくはブロック構造のポリエーテル、または、エチレンオキシド単位もしくはプロピレンオキシド単位もしくはアリルグリシジルエーテル単位を含有するポリマー、ポリホスファゼン、イソシアネートで架橋したポリエチレングリコールを基とする架橋した網目構造、または重縮合によって得られ、架橋可能基を組み込むことを可能にする基を有する網目構造が挙げられる。電気化学的な半電池この半電池のパラメータは実験的に確認されたの例において、1つの電極は、炭素でコーティングされた酸化ニオブC-TNOを活物質として含んでいてもよく、他の電極は、金属リチウムを含有していてもよく、電極は、液体電解質が含浸したセパレーターによって隔離されていてもよい。このような電気化学セルでは、Li/Li0に対する電位は、Li/TiNb2O7あたり、1.5Liを抽出すると、固溶体反応において1.3~1.6Vに簡単に上がり得る。Li/Li0に対する電位は、TNOあたり1.5~2.6Liに簡単に上がり得る。二相挿入反応は、Li/Li0に対する電圧を1.6Vに維持する。この半電池において0.8Vまで放電すると、SEI層が形成することがあるが、その後の充電/放電サイクルにおいて、C-TNOは、図4bに示されるように、約350mAh/gの可逆的な比容量を示し得る。別の例において、電気化学的な全電池この全電池のパラメータは実験的に確認されたは、解釈され得る。このような電池において、アノードは、炭素でコーティングされた酸化ニオブC-TNOを活物質として含んでいてもよく、カソードは、Liz[Ni0.5Mn1.5]O4を活物質として含んでいてもよい。両方の電極は、液体電解質が含浸したセパレーターによって隔離されていてもよい。このような全C-TNO/Liz[Ni0.5Mn1.5]O4電池では、容量は、アノードによって制限され得る。このような全電池は、30サイクルにわたって可逆的な3.0V充電/放電を示し得る。一方、容量がカソードによって制限される同様のセルは、Li/Li0に対して5.0Vに近いカソード電位まで下がるため、容量の低下を示し得る。以下の実施例は、本発明の特定の実施形態をさらに説明するために提示されている。これらの実施例は、これらの実施例に記載されている成分、組成、システム、技術または方法に本発明を限定することを意図していない。他の意味であると示されない限り、部は重量部であり、温度は単位が°Cであるか、または周囲温度であり、圧力は、大気圧か、または大気圧付近である。実施例1:TNOの合成ゾルゲル技術によってTNOを調製した。Nb2O5Alfa、99.9、フッ化水素酸40/70HF/H2O、TiOC3H74、アンモニア、クエン酸一水和物を出発物質として使用した。まず、Nb2O5をフッ化水素酸に溶解させ、透明溶液を形成した。この溶液からF-イオンを除去するために、アンモニアを加え、NbOH5の白色沈殿を得た。沈殿を洗浄し、乾燥させた後、NbOH5をクエン酸に溶解させ、NbV-クエン酸溶液を形成した。この溶液に、溶液のpH値をアンモニアを用いて調整しつつ、TiOC3H74を含有する水-エタノール溶液を加えた。このNbVイオンおよびTiIVイオンを含有する最終的な混合物を撹拌し、90°Cでクエン酸ゲルを形成した。このゲルを140°Cまで加熱し、前駆体を得た。次いで、この前駆体を900°Cおよび1350°Cでアニーリングし、TNO生成物を得た。実施例2:DTNOの合成従来の固相反応によってDTNOを調製した。化学量論量の出発物質Nb2O5Alfa、99.9、NbAlfa、99.9、TiO2Alfa、99.9を十分に粉砕し、圧縮してペレット状にした。このペレットをTa箔で包み、真空石英管に入れて密閉し、1100°Cで24時間アニーリングした。実施例3:C-TNOおよびC-DTNOの合成実施例1および2であらかじめ調製しておいたサンプルをボールミルによって非常に微細な粉末に粉砕し、その後に、ショ糖溶液を炭素コーティング前駆体として加えることによって、C-TNOおよびC-DTNOを調製した。このようにして得られたショ糖濃度が異なる2~5wtの範囲の混合物を80°Cで乾燥させた後、アルゴンが流れる雰囲気下で、この前駆体を550°Cで6時間アニーリングした。実施例4:酸化ニオブサンプルの特性決定走査型電子顕微鏡SEM、SHIMDAZUSSX-550を用いてサンプルの顕微鏡写真を撮った。図1aおよび図1dは、それぞれ、実施例1の方法にしたがって得られたTNOサンプルおよび実施例3の方法にしたがって調製されたC-TNOサンプルに対応している。図1bは、TNOの結晶構造を示し、C2/m空間群での格子パラメータは、a=20.3513Å、b=3.8012Å、c=11.8822Å、α=γ=90°、β=120.191であり、同じ部位のNb占有率は2/3であり、Ti占有率は1/3である48109-ICSD。図1cは、実施例1のTNOサンプルの高解像度透過型電子顕微鏡写真HR-TEMであり、挿入図は、対応するSAEDパターンを示す。NbTiO6の稜線を共有する八面体の層間距離が0.873nmであることを示す。粉末X線回折XRDデータを、RigakuD/maxX線回折計CuKα照射、λ=1.5418Åを用い、40kV、30mAで、10~80°の2θ範囲で0.04°を1ステップとして走査し、集めた。実施例1のNTOサンプル、実施例3のC-TNOサンプルおよびC-DTNOサンプルについて、X線回折パターンを図2に示す。TNO、C-TNOおよびC-DTNOについて、強度I任意単位が、10°~80°の2θ範囲で与えられる。図2は、試験したサンプルが図1bに示される構造を有する単相であることを示す。標準的な4プローブ法を用い、300Kまでゼロ磁場で測定すると、実施例2のDTNOサンプルの抵抗率は、室温で0.1Ωcmである。図3の挿入図は、DTNOサンプルについてゼロ磁場で冷却したZFC磁化率の温度依存性を示す。これらのデータは、Tiの代わりに0.1Nbを用いると、良好な導電性を与えることを示す。実施例5:電極および電池の調製活物質、導電剤としてのアセチレンブラック、バインダーとしてのポリテトラフルオロエチレンの65:30:5wt混合物から電極を製造した。活物質と導電剤を最初に完全に混合し、次いで、バインダーを加え、再び塊を混合した。この混合物をロールによって薄いシートに加工し、直径7mmの円板を電極として型抜きした。それぞれの電極物質混合物の薄いシートの典型的な重量は、2~5mgであった。CR2032コイン電池を用い、電気化学的測定を行った。それぞれの電池において、作用電極は、上の段落で記載した方法にしたがって調製した直径7mmの薄い円板であり、対電極は、リチウム電極であり、電解質は、EC/DEC1:1中の1MのLiPF6溶液であった。電池をグローブボックスに入れてアルゴン雰囲気下にて並べ、密閉し、次いで、グローブボックスから取り出し、電池試験システムArbinBTS-2043に置いた。1回目の放電前に12時間エージングし、電解質を電極に完全に吸収させた。充電工程と放電工程の間に5分間の休憩時間を取り入れた。実施例6:Li/C-NTO電池のサイクルLi/C-TNO電池サイクルの典型的な電圧対帯電状態のプロフィールを図4A1に示す。C-TNO電極はカソードとして作用する。図4A1は、1.0V~2.5VのサイクルのLi/C-TNO電池について、C/10での充電/放電定電流曲線を表す。電圧Vは、単位がボルト対Li/Liであり、xは、TNO中のリチウムイオンの数であり、Cは、容量であるmAh/g。1-5回目は、その曲線が最初の5回のサイクルに対応することを意味する。最初の放電C-TNO電極がアノードとして作用する場合、充電に対応するのとき、電圧はLi/Li0に対して1.0Vまで滑らかに下がり、1.6Vで一定になり、電圧が1.6>V>1.0Vの範囲で2.6Li/式単位の容量を示す。SEI層の生成を避けるため、カットオフ電圧は1.0Vにした。1回目の充電の後、取り込まれたLiは放電のときに完全に除去され、可逆的な285mAh/gの容量であり、このことは、実際に、放電C-NTO電極がアノードとして作用する場合には充電であるがV=1.0Vで止まったときにSEI層が生成していないことを示す。図4A2は、充電中および放電中●●●のサイクル回数Nに関連する比容量CmAh/gを表す。左側部分の両曲線は、0.1Cの放電/充電速度に対応しており、右側の両曲線は、0.2Cの放電/充電速度に対応している。図4A2は、放電/充電速度が0.1Cで30サイクルにわたって、容量が減ることなく、エネルギーの貯蔵について95より大きい優れた効率を示す。0.2Cの放電/充電速度で、比容量は275mAh/gであり、次の30サイクルにも容量は低下せず、さらに高いエネルギー貯蔵効率を有していた。図4B1は、同様の0.4V~2.5VのサイクルのLi/C-NTO電池について、C/10での充電/放電定電流曲線を示す。電圧は、単位がボルト対Li/Liであり、xは、TNO中のリチウムイオンの数であり、Cは、容量であるmAh/g。1回目は、その曲線が1回目のサイクルに対応することを示す。4,3,2回目は、その曲線が、2回目、3回目、4回目のサイクルにそれぞれ対応することを示す。図4Bは、0.4Vまでの1回目の放電を示す。1回目の放電で0.9Vより下の不可逆的なプロフィールは、0.9Vより低い電圧でSEI層が生成したことを示す。図4B2は、充電中および放電中●●●のサイクル回数Nに関連する比容量CmAh/gを表す。次のサイクルは、約300mAh/gの可逆的な容量を示し、このことは、Li透過性のSEI層が、電解質をさらに還元しないように電極表面を保護していることを示す。実施例7:C-TNOアノード/LNMOカソード電池のサイクルアノードが実施例5のC-TNO電極であり、電解質がEC/DEC1:1中の1MのLiPF6溶液であり、カソードが、活物質、導電剤としてのアセチレンブラック、バインダーとしてのポリテトラフルオロエチレンの65:30:5wt混合物から作られ、カソードの活物質がスピネルLi[Ni0.5Mn1.5]O4LNMOである電池で実験を行った。図4C1、図4C2、および図4Dは、Li/Li0に対し、それぞれ制限された電圧範囲1.5≦V≦3.5V、1.5≦V≦3.3Vで、リチウムイオン電池にアノード物質としてC-TNOを実際に応用した結果を示す。1-10回目または10-1回目は、その曲線が、最初の10サイクルに対応することを意味する。電極が制限されていることに依存して、それぞれC-TNOアノードおよびLNMOカソードの重量に基づいて電池の比容量を計算した。C-TNOによって制限されている電池は、アノードのC-TNOの量が、挿入されるLiイオンの数が、カソード物質から抽出され得るLiイオンの数と等しくなることを可能にする量よりも少ない電池を意味する。LNMOによって制限されている電池は、カソードのLNMOの量が、挿入されるLiイオンの数が、アノード物質から抽出され得るLiイオンの数と等しくなることを可能にする量よりも少ない電池を意味する。上に定義したようなC-TNOによって制限されている電池は、1.5~3.5Vの電圧範囲で、C/10の速度のサイクルで動かされた。図4C1および図4C2は、C-TNOによって制限されている電池が、最初の30サイクルに完全なサイクル性能を示し、95を超える高いクーロン効率を有していることが示された。上に定義したようなLNMOによって制限されている電池は、1.5~3.3Vの電圧範囲で、C/10の速度のサイクルで動かされた。図4Dは、LNMOによって制限された電池は、サイクル性能が悪く、容量は、サイクル1回あたり1.3低下し、クーロン効率も87.8と低いことを示している。異なるカットオフ電圧で2種類の別個のサイクル性能がみられた。C-TNOによって制限されている全電池の場合、LNMOカソードの電位は、Li金属に対してまだ4.7Vであり、C-TNOアノードの電位は、1.2Vまで落ちる。しかし、同じ条件でLNMOによって制限されたセルを用いると、アノードの電位は1.5Vであり、LNMOカソードの電位は、約5Vまで上がり、電解質と非常に酸化性のカソードとの間で有害な副反応が起こることがある。カーボネート電解質は、Li/Li0に対して4.3Vより上で酸化され、5Vより上で不安定になった。実施例8:充電/放電特性実施例6と同様の電池における裸のTNO炭素コーティングされていない、C-TNO、およびC-DTNOの充電/放電特性も調査した。この電池を、3種類の異なるモードで試験した。I固定された0.1C速度で放電し、0.1~32Cの範囲にわたって充電し、II固定された0.1Cで充電し、0.1~2Cの範囲にわたって放電し、III0.1~2Cの範囲にわたって充電もし、放電もした。図5A、図5B、図5Cは、この3種類の異なるモードでのC-TNOの典型的な充電/放電プロフィールを示す。図5Aにおいて、0.1Cの充電速度での充電曲線および対応する放電曲線は、右側の曲線1および2であり、32Cの充電速度での充電曲線および対応する放電曲線は、左側の曲線1および2であり、その中間の速度での曲線は、これらの間にあり、ランクは、32、16、8、4、2、1、0.5、0.2、0.1Cという数値範囲に対応する。図5Bにおいて、0.1Cの放電速度での放電曲線および対応する充電曲線は、右側の曲線1および2であり、2Cの放電速度での放電曲線および対応する充電曲線は、左側の曲線1および2であり、その中間の速度での曲線は、これらの間にあり、ランクは、2、1、0.5、0.2、0.1Cという数値範囲に対応する。図5Cにおいて、0.1Cの充電速度での充電曲線および0.1Cの速度での対応する放電曲線は、右側の曲線1および2であり、2Cの充電速度での充電曲線および2Cの速度での対応する放電曲線は、左側の曲線1および2であり、その中間の速度での曲線は、これらの間にあり、ランクは、2、1、0.5、0.2、0.1Cという数値範囲に対応する。最も効率のよいモードは、モードIであり、この場合、電極を8Cという高い速度で容量200mAh/gまで充電することができ、このことは、電極物質が、顕著なLiイオン抽出拡散性を有することを意味する。裸のTNOおよびC-TNOのモードIでのサイクル性能を図5Dで比較し、図5Dはさまざまな充電速度0.1C~32CでのC-TNOの比容量の漸進的変化および0.1Cの速度での対応する放電および、さまざまな充電速度に対応する0.1Cの放電速度での裸のTNOの比容量の漸進的変化△△△△△を示す。低い速度では、これらの両方ともが匹敵する性能を示す。しかし、高い速度では、TNOと電流コレクタとの電気的な接触が不十分となり、C-TNOは、裸のTNOよりも優れた電気化学的挙動を示した。16Cの速度でC-TNOで190mAh/gという具体的な可逆性の容量が得られ、一方、裸のTNOの比容量は、4Cで160mAh/gまで下がる。モードIIにおいて、裸のTNOおよびC-TNOの電気化学特性を図5Eで比較し、0.1Cの充電速度でのC-TNOの比容量の漸進的変化およびさまざまな速度0.1C~2Cでの対応する放電および、さまざまな放電速度充電速度は0.1Cでの裸のTNOの比容量の漸進的変化△△△△を示す。炭素コーティングによる性能の向上は、高い速度になるとさらに顕著である。モードIIIとIIを比較すると、この2種類の異なるモードでのLiイオン移動速度に明らかな差が観察される。C-TNOの電気化学特性をさらに高めるために、C-DTNOすなわち、式Ti0.9Nb0.1Nb2O7の炭素でコーティングされた酸化物をアノード物質として使用した。モードIIIでは、裸のTNO、C-TNO、C-DTNOのサイクル性能を図5Fに示し、ここで、は、さまざまな速度でのC-TNOの充電を表し、は、さまざまな速度でのC-TNOの放電を表し、△△△は、さまざまな速度での裸のTNOの放電を表し、◇◇◇は、さまざまな速度でのC-DTNOを表す。図5Fは、C-DTNOの電気化学特性が裸のTNOおよびC-TNOの電気化学特性より良いことを示し、これは、原子の置き換えおよび炭素コーティングによる固有伝導度内因性の伝導度および外因性の伝導度の向上によるものである。実施例9:速度に関する性能酸化ニオブの真の速度性能を確立するために、C-DTNOアノードおよびコイン電池を実施例5の方法にしたがって調製した。作用電極中の電極物質の重量組成は、C-DTNO65、カーボンブラック30およびPVDF5であった。。放電速度を2Cに固定し全放電に0.5時間、充電速度を徐々に上げた。図6Aにおいて、Vは、単位がボルト対Li/Liであり、Cは、容量mAh/gである。図6は、高速でのC-DTNOの電気化学特性を示す。電圧を維持することなく、放電電流を2Cで固定した。0.5時間の充電時間に対応する低速から始め右側の曲線、充電時間が6秒に達するまでの非常に高い速度まで左側の曲線、さまざまな速度で充電を行った。図6Bの結果は、この活物質について、きわめて大きな充電速度を達成することができ、20秒の完全充電で100mAh/gを超える容量を達成することができ、6秒の完全充電でも70mAh/gを得ることができることを示している。このような充電速度は、Li4Ti5O12アノードで報告されている速度に匹敵する。図6Bにおいて、は、さまざまな速度でのC-DTNOの充電を表し、は、固定した0.5Cでの放電を表す。TNOにおけるLiイオンの挿入/抽出の機構について、よりよい洞察を得るために、実験施設内でのX線回折測定を行った図7を参照。電池放電中電圧をx=0に対応する2.0Vから、x=3に対応する1.0Vに変え、Braggピーク[-402]およびピーク[703]が徐々に大きくなった。これらのピークは、0<x<3.0の範囲でピーク[-505]および[703]が減少していくことを伴っていた。再充電すると電圧が、x=3に対応する1.0Vから、x=0に対応する2.5Vに変え、逆の状況がみられ、Braggピークは、すべてのLiイオンを除去した後に、x=0でほとんど完全に回復した。上に詳細を記載したXRD測定から推測されるように、結果は、TNOシステムにおけるLiイオンの挿入/抽出の機構が、リチウムを多く含む相2.6Li/式単位およびリチウムが少ない相式単位あたり1.5Liが共存する二相プロセスを含むということである。本発明の範囲または精神から逸脱することなく、本発明にさまざまな変更および改変を行うことができることが当業者には明らかである。本発明の他の実施形態は、本明細書に開示する本発明の仕様および実施を考慮すれば、当業者には明らかである。明細書および実施例は、単なる例と考えられており、本発明の真の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲によって示されることを意図している。"