天津工業大學徐志偉J. Colloid Interface Sci.：含可調半離子C-F鍵的富氮碳納米纖

DOI:10.1016/j.jcis.2020.09.025

尋求簡單經濟的方法制備更高效的鈉離子電池（NIBs）碳負極是一項重要的任務。在本文中，開發了一種等離子體控制方法來制備半離子C-F鍵修飾富氮電紡碳納米纖維（NCNFs），作為NIBs的獨立負極。半離子C-F鍵有利于獨立式電極的快速離子和電子轉移，這顯著提高了NINFs作為NIBs負極的倍率性能。倍率性能測試后，經過優化的樣品在0.1 A g-1下可提供199 mA h g-1的可逆容量，并且在500 mA g-1下的2000次循環中，可逆比容量約為150 mA h g-1，顯示出良好的長期穩定性。而且，等離子富氮電紡碳納米纖維表面存在的半離子C-F鍵可降低負極的電阻，從而在電化學循環后顯示出更穩定的固體電解質中間相（SEI）。

圖1.等離子體處理的碳納米纖維的FESEM圖像。a）NCNFs，b）PF-2，c）PF-5，d）PF-8，e）PF-11，f）PF-15，g）PF-20，h）PF-25，i）PF-30。

圖2.a）NCNFs和b）PF-20的HRTEM圖像。c）PF-20的相應元素映射（EDS）。

圖3.a）NCNFs和PF-20的XRD圖。b）樣品的拉曼光譜。c）N2吸附解吸等溫線和d）PF-20的孔徑分布曲線（插圖）。

圖4.a）NCNFs和經不同時間處理的NCNFs的XPS全掃描光譜。b）三種C-F鍵隨處理時間的變化，餅圖為PF-20中C-F鍵的比例。PF-20的c）C 1s和F 1s（插圖）d）N 1s區域的高分辨率XPS光譜。

圖5.NIBs負極的電化學存儲性能。a）在最初三個循環中，當電流密度為0.1 A g-1時，PF-20在0.01至3.0V之間的放電/充電曲線。b）PF-20初始循環的倍率性能以及c）PF-2，PF-5，PF-8，PF-11，PF-15，PF-20，PF-25和PF-30在0.1至1.0 A g-1電流密度下的倍率性能。d）PF-20與其他碳質負極相比的倍率性能（表S2）。e）倍率性能測試后，PF-20在0.5 A g-1下的恒電流充放電曲線。所有測量均基于酯基電解液。

圖6.a）掃描速率為0.1 mV s-1時，PF-20的CV曲線。b）電流密度為500 mA g-1時，在2000個循環前后PF-20陽極的電化學阻抗譜（EIS）。c）PF-20中鈉儲存機制的示意圖。