DOI:10.1016/j.jelechem.2020.114483
鑒于鉀離子電池中鉀化動力學緩慢的問題，在此，研究者報告了一種通過靜電紡絲制備的自支撐負極材料，該材料由含CuO/Cu團簇的氮摻雜碳超細纖維（CuO/Cu-NCNFs電極）組成。通過這種方式，成功地獲得了由CuO/Cu-NCNFs超細纖維交織的三維導電網絡。如預期的那樣，與氮摻雜碳超細纖維（NCNFs）相比，這種用于鉀離子電池的自支撐負極材料具有更好的電化學性能。CuO/Cu-NCNFs電極在100 mA g-1下循環100次后，仍然具有205.9 mAh g-1的可逆容量。經過深入的研究發現，CuO/Cu-NCNFs比NCNFs具有更明顯的偽電容特性。改進的電容貢獻揭示了CuO/Cu-NCNFs快速動力學的原因。CuO/Cu的存在顯著提高了超細纖維網絡的機械性能和穩定性，從而實現了CuO/Cu-NCNFs的快速動力學。可以預見，這種新型CuO/Cu-NCNFs超細纖維骨架材料將為設計高性能的鉀離子電池電極材料提供明確的方向。
圖1.（a）CuO/Cu-NCNFs的制備過程示意圖。（b-d）NCNFs和（e-g）CuO/Cu-NCNFs在不同放大倍數下的SEM圖像（圖1e中的插圖顯示了CuO/Cu-NCNFs的數碼照片）。
圖2.（a）NCNFs和CuO/Cu-NCNFs的XRD圖譜。（b）CuO/Cu-NCNFs的TGA曲線和（c）拉曼光譜。
圖3.（a）CuO/Cu-NCNFs的XPS全譜以及（b）C 1s、（c）N 1s、（d）O 1s、（e）Cu 2p的高分辨率XPS光譜。
圖4.（a，b）NCNFs的TEM和（c）HRTEM圖像（插圖顯示了相應的SAED圖譜）。（d）NCNFs中C和N元素的EDS映射。CuO/Cu-NCNFs的（e，f）TEM和（g）HRTEM圖像（插圖顯示了相應的SAED圖譜）。（h，i）CuO/Cu-NCNFs的C、N、O和Cu元素的EDS映射。
圖5.（a）NCNFs電極在掃描速度為0.2 mV s-1時的前三個循環的CV曲線。（b）在0.01-3.0 V（vs K+/K）電壓范圍內，電流密度為100 mA g-1時NCNFs的充放電曲線。（c）在電流密度為100 mA g-1時NCNFs和CuO/Cu-NCNFs電極的循環性能。（d）CuO/Cu-NCNFs電極在掃描速度為0.2 mV s-1時的前三個循環的CV曲線。（e）CuO/C-NCNFs電極在電流密度為100 mA g-1且電壓范圍為0.01-3.0 V（vs K+/K）時的充放電曲線。（f）在各種電流密度下，NCNFs和CuO/Cu-NCNFs的倍率性能。
圖6.（a）NCNFs和CuO/Cu-NCNFs電極的奈奎斯特圖和（b）低頻與實際電阻之間的關系。（c）NCNFs和CuO/Cu-NCNFs電極的奈奎斯特圖和（d）100個循環后低頻與實際電阻之間的關系。（e）具有有效K+離子擴散的CuO/Cu-NCNFs的示意圖。
圖7.（a，b）在各種掃描速率下的CV曲線，（c，d）在1 mV s-1的掃描速率下對電容的電容（綠色區域）貢獻，（e，f）兩個電極在不同掃描速率下的貢獻率（a，c，e為NCNFs，b，d，f為CuO/Cu-NCNFs）。
圖8.（a）CuO/Cu-NCNFs電極在1 A g-1電流密度下的循環性能。（b，c）NCNFs和（d，e）CuO/Cu-NCNFs在100 mA g-1電流密度下循環100次后的SEM圖像。
