高容量硅（Si）是一種很有前途的鋰離子電池負極材料。然而，在鋰化/脫鋰過程中，由于巨大的體積變化而產生的Si粉碎會導致循環過程中的容量損失。為了應對低循環性的挑戰，在碳納米復合材料中嵌入納米硅是一種很有吸引力的解決方案。在此，本文提出了一種有效的方法，用于合成由Si納米顆粒均勻嵌入導電碳納米纖維（CNF）網絡構成的納米復合材料。對含有水解四乙氧基硅烷（TEOS）（作為Si前體）的聚丙烯腈（PAN）溶液進行靜電紡絲，隨后對混合納米纖維進行碳化，產生了SiO2超細納米疇嵌入碳納米纖維網（C-SiO2）。低溫熔鹽輔助鋁熱還原C-SiO2納米纖維能夠在不形成有害SiC的情況下制備出C-Si/SiOx納米復合材料，高溫下，碳和SiO2相之間具有高界面面積的體系在熱力學上是有利的。納米復合材料C-Si/SiOx負極在200mA/g下顯示出860mAh/g的可逆容量，100次循環后容量仍保持在680mAh/g。此外，納米復合材料負極在400mA/g下可提供569mAh/g的可逆容量，同時在隨后的100次循環后保持最大容量的95%。本研究成功制備出C-Si/SiOx納米復合材料，證明了利用反應前體結合低溫鋁熱還原設計納米復合材料負極的能力。
圖1.（a）PAN-SiOx雜化納米纖維的SEM顯微照片，（b）PAN-SiOx納米纖維和純PAN的FTIR光譜，以及（c）PAN-SiOx納米纖維在空氣中的TGA。
圖2.（a）碳化C-SiO2纖維的SEM顯微照片，（b）XRD圖譜，（c）TGA（空氣氣氛下）和（d）拉曼光譜。
圖3.（a）還原C-Si/SiOx纖維的SEM顯微照片，（b）XRD圖譜，（c）TGA（空氣氣氛下）和（d）拉曼光譜。
圖4.碳化纖維以及通過磁熱還原和鋁熱還原得到的還原纖維的XRD圖譜。
圖5.（a）鋁熱還原前和（b）鋁熱還原后碳化雜化納米纖維中O1s和Si2p的XPS光譜。
圖6.（a）C-Si/SiOx材料作為工作電極的循環伏安圖（CV），（b）奈奎斯特圖與CV循環次數的關系，（c）倍率性能，（d）所選循環的電壓曲線，以及（e）循環性能。
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