目前，硅（Si）作為鋰離子電池負極材料的實際應用主要受到巨大的體積變化和低電導率的限制。核殼硅/碳（Si/C）復合材料可以大大緩解Si的大體積變化并提高Li+電導率。然而，碳殼的開裂和電極結構的失效仍然限制了鋰存儲能力和循環壽命。在此，通過雙噴嘴靜電紡絲技術制備了一種柔性自支撐N摻雜核殼Si/C納米纖維（SC-NF）負極。研究發現，在這種纖維中，Si顆粒經纖維碳殼包裹可以解決Si粉化和體積變化的缺點。此外，源自碳化PAN的高導電性N-C殼可以加速Li+的擴散和電荷傳輸。因此，所制備的核殼SC-NF-0.24電極的初始比放電容量為1441mAh/g，在0.5A/g下的容量保持率為76.9％，每個循環的容量衰減率僅為0.1％（從第三個循環開始），顯示出良好的循環性能。綜上所述，本研究所制備的自支撐核殼SC-NF是一種很有前景的高性能鋰離子電池負極材料。
圖1.SC-NF復合材料的合成示意圖。
圖2.（a）SC-NF-0.18、SC-NF-0.24和SC-NF-0.30殼核SC-NF的XRD譜。（b）SC-NF-0.18、SC-NF-0.24和SC-NF-0.30殼核SC-NF的熱重圖譜。（c）SC-NF-0.24核殼SC-NF的氮氣吸附等溫曲線。（d）SC-NF-0.24樣品殼核SC-NF的孔徑分布曲線。
圖3.（a-c）SC-NF-0.18、SC-NF-0.24和SC-NF-0.30復合材料的SEM圖像，（d-f）納米纖維的橫截面圖像，以及（g-i）TEM圖像。
圖4.（a）SC-NF-0.24核殼SC-NF的XPS全掃描光譜，（b）C1s，（c）Si2p，和（d）N1s。
圖5.（a-d）核殼SC-NF-0、SC-NF-0.18、SC-NF-0.24和SC-NF-0.30電極的恒電流充電和放電曲線。
圖6.（a）SC-NF-0、SC-NF-0.18、SC-NF-0.24和SC-NF-0.30核殼Si/C負極的EIS奈奎斯特圖。（b）在0.01-2V的電壓范圍內，SC-NF-0.24負極在0.1mV/s下的循環伏安曲線。（c）SC-NF-0、SC-NF-0.18、SC-NF-0.24和SC-NF-0.30電極在0.5A/g下的循環性能。（d）SC-NF-0、SC-NF-0.18、SC-NF-0.24和SC-NF-0.30核殼Si/C負極在不同電流密度下的倍率性能。
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