DOI: 10.1039/D0QI00892C
鋰離子電池容量的顯著降低和體積的急劇變化驅使人們采取有效的策略來解決其過渡金屬氧化物負極的固有問題。合理的納米結構設計在提高結構穩定性和電化學性能方面顯示出巨大的潛力。在本研究中，通過簡便的靜電紡絲技術和退火工藝制備了中空納米粒子組裝的分層NiCo2O4納米纖維。受控實驗和系統表征表明，聚合物的存在和適當的退火工藝是形成新型納米結構負極的關鍵。納米纖維中的中空納米結構和中心位于20nm左右的豐富介孔可以有效地抑制鋰化/脫鋰過程中嚴重的體積變化。此外，這種新型的納米粒子-納米纖維分層結構可以縮短鋰的擴散長度，增加電極與電解質之間的接觸面積，從而促進快速的電子/電荷轉移。正如預期的那樣，經過優化的分層NiCo2O4納米纖維在鋰離子電池中表現出優異的性能，在0.1 A g-1下的容量為926.2 mAh g-1，在2 A g-1的高電流密度下其容量為687 mAh g-1。這項工作為推進過渡金屬氧化物負極的發展提供了一種有吸引力的策略。
圖1.（a）NCO納米纖維的合成步驟示意圖。（b）所制備的C@NiCo-600和NCO-600-400納米纖維的XRD圖譜。
圖2.（a）C@NiCo-600納米纖維的SEM，（b）TEM和（c）HRTEM圖像；（d）NCO-600-400納米纖維的SEM，（e）TEM和（f）HRTEM圖像；（g-j）NCO-600-400納米纖維的EDS元素映射圖。
圖3.（a）C@NiCo-600和NCO-600-400納米纖維的拉曼光譜，（b）TGA曲線；（c，d）分別為C@NiCo-600和NCO-600-400的N2吸附等溫線和孔徑分布圖。
圖4.（a）C@NiCo-600和NCO-600-400的XPS全掃描光譜，（b）C@NiCo-600的Ni 2p光譜，（c）Co 2p光譜。（d）NCO-600-400的Ni 2p光譜，（e）Co 2p光譜，（f）O 1s光譜。
圖5.（a-c）C@NiCo-500，C@NiCo-600和C@NiCo-700的SEM。（d-f）C@NiCo-500，C@NiCo-600和C@NiCo-700的高倍放大SEM；（g）C@NiCo-500，C@NiCo-600和C@NiCo-700納米纖維的XRD，（h）TGA曲線。
圖6.（a-b）NCO-500-400納米纖維的SEM圖像；（c-d）NCO-600-400納米纖維的SEM圖像；（e-f）NCO-700-400納米纖維的SEM圖像；（g）NCO-500-400，NCO-600-400和NCO-700-400納米纖維的XRD圖譜；（h）PAN，Co（Ac）2和Ni（Ac）2的TGA曲線。
圖7.（a）在不同電流密度下的倍率性能；（b）循環前后所有NCO產品的EIS光譜圖；（c）100 mA g-1下NCO-600-400的放電-充電曲線；（d）0.1 A g-1下所有NCO產品的循環性能。
圖8.NCO-600-400電化學性能的動力學分析。（a）在0.2 mV s-1下的CV曲線；（b）在0.1 m至1 mV?s-1的不同掃描速率下的CV曲線。（c）在0.5 mV?s-1的掃描速率下分離電容性電流和擴散電流。（d）在不同掃描速率下電容控制和擴散控制電荷的貢獻率。
