DOI:10.1016/j.electacta.2020.137449
氮摻雜一維碳納米纖維具有多孔性、高長徑比和高電導率等特性，能夠有效縮短離子傳輸路徑，提高金屬硒化物電極的固有電子電導率，有望成為下一代鋰離子電池（LIBs）負極材料。在這項工作中，研究者通過靜電紡絲和原位硒化工藝合成了平均粒徑為20nm的氮摻雜碳納米纖維包封Cu2-xSe（N-CNFs@Cu2-xSe），其具有出色的鋰存儲性能。具體而言，這種電極顯示出超長的循環壽命，在0.1 A g-1下循環100次后具有1079.1 mA h g-1的比容量，而在2 A g-1下循環1000次后具有639.4 mA h g-1的比容量。容量的逐漸增加歸因于Cu2-xSe由晶態向非晶態的相變。電池實時狀態下的原位X射線衍射分析顯示Cu2-xSe與鋰的相變以及循環間的相再生，證實了硒化銅具有轉化反應的高可逆性和優異的熱穩定性。N-CNFs@Cu2-xSe的高容量和長循環壽命使高性能鋰離子電池具有巨大的應用潛力。
圖1.N-CNFs@Cu2-xSe的合成過程示意圖。
圖2.（a）和（b）N-CNFs@Cu2-xSe在不同放大倍率下的SEM圖像；（c）和（d）N-CNFs@Cu2-xSe在不同放大倍率下的TEM圖像，插圖為粒度統計圖；（e）N-CNFs@Cu2-xSe的HRTEM圖像；（f）N-CNFs@Cu2-xSe的SAED圖譜；（g-k）N-CNFs@Cu2-xSe的元素映射圖像。
圖3.（a）N-CNFs@Cu2-xSe的X射線衍射圖。（b）N-CNFs@Cu2-xSe的拉曼光譜。N-CNFs@Cu2-xSe的XPS光譜：（c）Cu 2p；（d）Se 3d。
圖4.（a）N-CNFs@Cu2-xSe電極在0.2 mV s-1掃描速率下的CV曲線；（b）當電流密度為0.1 A g-1時N-CNFs@Cu2-xSe電極的放電/充電電壓曲線；（c）N-CNFs@Cu2-xSe電極在0.1 A g-1下的循環性能和相應的庫倫效率；（d）N-CNFs@Cu2-xSe電極的倍率性能；（e）N-CNFs@Cu2-xSe電極在2 A g-1下的循環性能和相應的庫倫效率。
圖5.在前兩個周期中同時捕獲的放電/充電曲線和原位XRD圖譜，紅色星號表示Be箔的背景信息，藍色星號表示Cu2-xSe，黃色星號表示Li2Se（淺紅色正方形代表放電過程，淺綠色正方形代表充電過程）。
圖6.（a）N-CNFs@Cu2-xSe電極在不同掃描速率下的CV曲線；（b）在0.3 mV s-1下N-CNFs@Cu2-xSe電極電荷存儲的電容控制和擴散控制貢獻；（c）在不同掃描速率下N-CNFs@Cu2-xSe電極的電容控制和擴散控制電容的歸一化貢獻率；（d）N-CNFs@Cu2-xSe電極在不同掃描速率下進行50次循環后的電容控制和擴散控制電容的歸一化貢獻率；（e）1和50次循環后N-CNFs@Cu2-xSe電極的奈奎斯特圖；（f）1和50次循環后N-CNFs@Cu2-xSe的實際阻抗與低頻之間的關系；（g）N-CNFs@Cu2-xSe的DOS，費米能級用虛線標記。
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