DOI: 10.1039/D0SE00320D
過渡金屬硫化物作為鋰離子電池的電極材料，由于其較高的理論容量、優異的氧化還原可逆性以及來源豐富等優點而備受關注。然而，該材料族仍然存在導電性差和體積變化大的問題。在此，研究者展示了一種簡便且可擴展的靜電紡絲方法來制備嵌入Ni3S2和Co9S8納米粒子的硫摻雜碳納米纖維網絡，作為鋰離子電池的獨立負極材料。與文獻內容相似，兩種不同金屬硫化物的偶聯確實能協同促進電化學性能。將它們嵌入單個碳納米纖維中，不僅增強了固有導電性，而且還提供了高度穩定的結構，從而產生了出色的電池性能。此外，各個碳納米纖維相互纏繞以形成一個獨立的3D納米纖維網絡，作為快速電子轉移的高速公路網，并且纖維之間的孔使電解質易于滲透，即鋰離子易于進入活性納米顆粒。當直接用作鋰離子電池負極時，獨立式納米纖維墊可繞開所有制漿步驟，在300 mA g-1的電流密度下經過200次循環后具有528 mAh g-1的高比容量，顯示出優異的循環穩定性和良好的倍率性能。此外，電荷存儲過程分析表明，材料的偽電容行為歸因于其良好的性能。本文介紹了一種簡便的策略，即通過靜電紡絲和隨后的一步加熱工藝，在硫摻雜碳纖維基質中同時原位生成Co9S8和Ni3S2納米粒子。結果表明，所制備的自支撐過渡雙金屬硫化物納米纖維在輕量化和小型電池中具有廣闊的應用前景。
圖1.Ni3S2/Co9S8@S-CNFs的合成過程示意圖。
圖2.（a）金屬硫化物@S-CNFs的XRD圖，（b）XPS全掃描光譜，（c-f）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs復合材料的Ni 2p，Co 2p，S 2p和C 1s高分辨率XPS光譜。
圖3.（a）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs復合材料的低倍放大SEM圖像，（b）高倍放大SEM圖像，（c）TEM圖像，（d-f）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs復合材料的高分辨率TEM（HRTEM）（g）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs復合材料的EDX映射圖像，比例為1μm。
圖4.（a-c）在0.01至3V的電位窗口中，掃描速率為0.2 mV s-1時，Ni3S2/Co9S8@S-CNFs，Ni3S2@S-CNFs，Co9S8@SCNFs的CV曲線，（d）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs負極在300 mA g-1時的恒電流充放電曲線。
圖5.（a）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs，Ni3S2@S-CNFs和Co9S8@S-CNFs在（a）300 mA g-1下循環200次，（b）在1 A g-1下循環300次的循環性能和庫侖效率。（c）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs，Ni3S2@S-CNFs和Co9S8@S-CNFs負極在不同電流密度下的倍率性能；（d）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs，Ni3S2@S-CNFs和Co9S8@S-CNFs在開路電勢下測試的電化學阻抗譜（EIS）。
圖6.（a）十個循環后在不同掃描速率下的電池CV曲線，（b）在不同氧化和還原狀態下的擬合線和ln（峰值電流）與ln（掃描速率）圖，（c）偽電容貢獻（0.2 mV s-1）為69％，由藍色區域顯示。（d）在不同掃描速率下的偽電容貢獻。
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