天津工業大學劉雍&陳磊J. Alloys Compd.：基于同軸靜電紡絲制備根須結構的3D CNTs-

DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.158481

本研究設計了一種根須結構的三維CNTs-CNFs網絡作為鋰離子電池的獨立負極。采用同軸靜電紡絲技術和常規碳化工藝，將鎳催化劑均勻分散在碳納米纖維（CNFs）表面上。此后，通過化學氣相沉積法（CVD）在碳納米管表面垂直生長碳納米管（CNTs）。就像植物依靠強壯的根須從土壤中吸收和運輸養分一樣，這種3D CNTs-CNFs網絡與電解質有著極好的接觸，具有捕獲鋰離子的優異能力。而且，交錯的納米結構同時為電子和離子提供了更短更快的傳輸通道。因此，用這種CNTs-CNFs負極組裝的LIBs具有優異的循環穩定性（100次循環后在100 mA g-1下為545.7 mAh g-1，1000次循環后在1 A g-1下為316.8 mAh g-1） 和出色的額定容量（在1 A g-1時為306.72 mAh g-1）。

圖1.CNTs-CNFs制備過程中使用的儀器和結構示意圖（a-b）。

圖2.（a）同軸電紡PVP@Ni（NO3）2/PAN膜，（b）預氧化膜，（c）CNFs-35膜的SEM圖像。不同位置的EDX（c）：（d）點1，（e）點2。（f）CNFs-35的XPS全掃描光譜。

圖3.（a）CNTs-CNFs-5，（b）CNTs-CNFs-20，（c）CNTs-CNFs-35，（d）CNTs-CNFs-50的SEM圖像和CNTs的HRTEM（e-f）。

圖4.（a）CNTs-CNFs-35和CNFs的N2吸附-解吸等溫線。（b）CNFs膜，CNFs-35膜，CNTs-CNFs-35膜的XRD。（c）CNFs膜和CNTs-CNFs-35膜的拉曼光譜。

圖5.（a）CNTs-CNFs作為LIBs獨立負極的仿生效應。（b）不同電極的EIS分析。

圖6.（a）CNTs-CNFs在0.5 mV s-1下的CV曲線，（b）CNFs在0.5 mV s-1下的CV曲線。（c）CNTs-CNFs的恒電流充放電曲線。

圖7.（a）CNTs-CNFs、Ni-CNFs和CNFs在100 mA g-1下的循環性能。（b）CNTs-CNFs、Ni-CNFs和CNFs的倍率性能。（c）CNTs-CNFs、Ni-CNFs和CNFs在1 A g-1下的長期循環性能。

圖8.（a）CNFs-CNTs膜的數字照片和彎曲測試插圖，以及在1 A g-1下經過1000次循環后，獨立式CNFs-CNTs電極的SEM圖像：（b）超聲處理之前，（c）超聲處理之后。