DOI:10.1016/j.ceramint.2020.11.031
由于SiOC玻璃的電子和離子遷移緩慢，其倍率性能較差和容量保持率低限制了碳氧化硅（SiOC）基電極的實際應用。為了解決該問題，研究者采用一種經濟高效的方法合成了碳氧化硅-碳雜化納米纖維，該方法包括以下幾個步驟：靜電紡絲PAN納米纖維（PNFs），將聚硅氧烷接枝到PNFs上以及有機硅/PNFs（SPNFs）的熱轉化。所獲得的一維納米結構使雜化電極具有快速的電子轉移動力學、強健的結構穩定性、快速的鋰離子傳導和有效的電子通道。當作為活性電極材料進行測試時，混合電極在1C（1C=372 mA g-1）時可提供715.8 mAh g-1的可逆比容量和優異的高倍率性能（在20C下為422.1 mAh g-1），在10C下進行2000次循環后，其容量保留率為95.4％。該研究結果充分地證明了碳氧化硅-碳雜化納米纖維負極在下一代鋰離子電池中的潛在應用。
圖1.SCNFs的形成示意圖。
圖2.形態表征。（a）PNF，（b）SPNFs和（c）SCNFs的SEM圖像。（d）和（e）SCNFs的HRTEM。（f）SCNFs的圖譜，（f）經過2000次放電/充電循環后SCNFs電極的SEM圖像。
圖3.（a）PNFs、SPNFs和SCNFs的FTIR光譜。（b）SCNFs的29Si SS-NMR光譜。（c）CNFs和SCNFs的XRD圖譜和（d）拉曼光譜。
圖4.（a）SCNFs的全掃描光譜以及（b）Si 2p，（c）C 1s和（d）O 1s的相應高分辨率光譜。
圖5.在0.01 mV s-1的掃描速率下，SCNFs電極與Li/Li+的CV曲線。為清楚起見，顯示了選定的循環。（b）在不同循環中，相對于Li/Li+，SCNFs電極在0.01V-3.0V之間的GDC曲線。（c）在1C的電流密度下，SCNFs電極與CNFs電極的循環性能比較。（d）SCNFs電極的倍率性能和循環性能，圖中顯示了放電/充電電流速率。（e）在10C的電流速率下SCNFs電極的循環性能和庫侖效率。
圖6.（a）LIBs不同循環的阻抗譜（奈奎斯特圖）。點表示實驗數據點，而實線表示基于插圖中所示等效電路的擬合曲線。（b）低頻區域的ZRe與ω-1/2之間的關系。
圖7.動力學分析。（a）不同掃描速率下的CV曲線。（b）不同電位下電流與掃描速率的線性擬合斜率。（c）掃描速率為1.0 mV s-1時的電容電荷存儲貢獻。（d）不同掃描速率下相對非法拉第電容對比電容的貢獻。
圖8.（a）不同循環的放電/充電曲線，以及（b）全LIBs在135 mA g-1下的循環性能，其中LCO為正極，SCNFs為負極。
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