DOI:10.1016/j.carbon.2020.07.008
鈉離子電池被認為是最有前途的下一代可充電儲能設備之一。然而，由于Na+半徑較大，開發合適的儲鈉電極材料仍然是一個巨大的挑戰。在這項研究中，通過靜電紡絲技術研制出一種新型的一維纖維狀電極材料（稱為MoS2/NCF-MP），該材料集成了少層MoS2、超薄碳連續骨架、摻雜的N原子和界限清晰的3D連通大孔。當用作鈉離子電池的負極時，其獨特的結構層次能夠最大程度地減小固態擴散長度，降低電化學電阻，加速Na+從塊體向電極的轉移，并緩解在堿化/脫鹽過程中的體積變化，從而顯示出高度可逆的容量、長期的耐用性以及超快的鈉存儲能力。在0.1 A g-1下的100次循環后，MoS2/NCF-MP的穩定可逆容量達到480 mAh g-1，在1 A g-1下具有300次循環的長期循環壽命，沒有觀察到明顯的容量下降。更重要的是，即使在30 A g-1的極高電流密度下，MoS2/NCF-MP仍可提供217 mAh g-1的超高容量，這意味著充電/放電步驟可以在很短的時間內（26 s）完成。
圖1.通過靜電紡絲合成MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF的示意圖。
圖2.（a）（NH4）2MoS4/PAN-PS的SEM圖像（插圖為對應的局部放大圖像）。（b）MoS2/NCF-MP的SEM圖像（插圖是相應的局部橫截面放大圖像）。（c）MoS2/NCF-MP的低成像和（d）高成像TEM圖像，以及（e）MoS2/NCF-MP復合材料中Mo、S、C和N的暗場TEM圖像和相應的（h-k）EDS映射圖像。
圖3.純MoS2、MoS2/NCF和MoS2/NCF-MP復合材料的性能。（a）XRD圖譜、（b）拉曼光譜、（c）N2吸附和解吸等溫線和（d）孔徑分布。
圖4.MoS2/NCF-MP的高分辨率XPS光譜：（a）Mo 3d、（b）S 2p、（c）N 1s和（d）C 1s。
圖5.MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF的電化學性質。（a）MoS2/NCF-MP的CV曲線，掃描速率為0.1 mV s-1。（b）MoS2/NCF-MP在電流密度為0.1 A g-1時的GCD曲線。（c）MoS2/NCF-MP在0.1至30 A g-1范圍內的不同電流密度下的GCD曲線。（d）MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF的倍率性能。（e）將倍率性能與其他報道的MoS2基負極材料進行比較，包括MoS2/PDC-10、NTO/MoS2-C、MoS2/SG、BD-MoS2、MoS2-C和塊狀MoS2。（f）在頻率范圍為100 kHz至0.01 Hz的新鮮電池上測試的MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF的奈奎斯特圖。（g）MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF在電流密度為0.1 A g-1時的循環性能。（h）MoS2/NCF-MP在1 A g-1的大電流密度下的長期循環性能和庫侖效率。
圖6.（a）MoS2/NCF-MP在不同掃描速率下的CV曲線，（b）和（c）峰值電流（ip）與MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF掃描速率平方根（v1/2）之間的關系，由CV曲線計算得出。（d）從CV曲線計算得出的MoS2/NCF-MP在不同狀態下的log ip與log v圖，（e）在不同掃描速率下MoS2/NCF-MP的電容貢獻百分比，以及（f）掃描速率為1 mV s-1時MoS2/NCF-MP的CV曲線（黑線）中的電容貢獻（青色區域）。
