DOI: 10.1039/D0DT01842B
從組成、形態、結構和缺陷等方面對一維納米纖維進行合理的設計，這對于制備具有理想性能的鋰離子電池負極材料具有重要意義。在目前的工作中，研究者通過靜電紡絲和多步燒結工藝制備了富鈷空位的Co2AlO4納米片涂覆Co2AlO4/碳納米纖維。所制備的納米纖維作為鋰離子電池的負極，具有優異的循環穩定性，特別是在500 mAg-1下經過500次循環后，放電容量可以保持在627.4 mAh g-1。研究者對碳基網絡、Co2AlO4上鈷空位的存在以及該物種的較大比表面積做了改進。此外，密度泛函理論（DFT）計算表明，引入Co空位可以降低離子擴散的勢壘，從而使鋰離子在循環過程中擴散速度更快。顯然，這種方法可為負極材料的制備提供許多核心優點，例如碳基基質、較大的比表面積和陽離子空位，更重要的是，它可以推廣到其他尖晶石混合過渡金屬氧化物。
圖1.Co2AlO4/CNFs@Co2AlO4 NS的合成過程示意圖。
圖2.（a）三種不同類型納米纖維樣品的XRD光譜。（b）Co2AlO4的原子晶體結構圖。
圖3.（a，b）Co2AlO4/C NFs@Co2AlO4 NS的SEM圖像和TEM圖像，（c）Co2AlO4/C納米纖維的HRTEM圖像和（d）Co2AlO4/C NFs@Co2AlO4 NS的HRTEM圖像，（e-i）Co2AlO4/C NFs@Co2AlO4 NS的STEM元素映射：HAADF圖像以及C、Co、Al、O元素映射的相應區域。
圖4.分別為（a）Co2AlO4/C NFs@Co2AlO4 NS和（b）Co2AlO4/C NFs的N2吸附-解吸等溫線和BJH孔徑分布曲線。（c）Co 2p的高分辨率XPS光譜以及（d）Co2AlO4/C NFs@Co2AlO4 NS和Co2AlO4/C NFs的磁滯回線。
圖5.（a）Co2AlO4/C NFs@Co2AlO4 NS在100 mA/g下的三個循環期間的CV曲線和（b）放電曲線。（c）第一循環期間的放電和充電曲線，以及（d）不同樣品在100 mA g-1下的循環性能。（e）Co2AlO4/C NFs@Co2AlO4 NS的倍率性能和（f）隨后的長期循環性能。
圖6.Li在Co2AlO4中的遷移。（a）-（c）三種不同的遷移路徑圖。（a）Li在無空位Co2AlO4中四面體間隙之間的遷移。（b）當Co空位在四面體位置形成時，Li在Co2AlO4中的空位之間遷移。（c）當Li取代位于四面體位置的Co時，Li遷移在Co2AlO4中產生間隙。（d）這三項遷移的能壘。
圖7.（a）Co2AlO4/C NFs@Co2AlO4 NS電極和Co2AlO4/C NFs電極的奈奎斯特圖，（b）在1000 mA g-1時的循環性能。
