DOI:10.1016/j.electacta.2020.137351

金属硫化物作为锂离子电池的正极材料，由于其高理论容量而受到越来越多的关注。然而，在充电和放电过程中，体积膨胀和容量的快速衰减是限制其适用性的两个主要因素。在此，研究者报告了一种利用静电纺丝技术和溶剂热法相结合来制备硫化钴（Co1-xS）-碳纳米纤维（CNF）的策略，以增加硫化钴的容量并减轻体积膨胀。结果表明，所制备的柔性自支撑Co1-xS-CNFs电极促进了电子转移和机械稳定性。而且，分析表明Co1-xS嵌入CNFs中，这提高了复合材料的电导率并减轻了由充电和放电引起的体积膨胀。CNFs提高的电导率和Co1-xS的高容量产生的协同效应使该电极材料显示出较高的比放电容量（在100 mA g-1时为620 mAh g-1）和良好的循环稳定性（在2000 mA g-1下循环500次后，保持了252 mAh g-1的容量）。这项工作证明了在高性能锂离子电池制备中钴金属催化的有效性和硫化设计的简便方法。

图1.Co1-xS-CNFs复合材料的合成示意图。

图2.（a）纯碳纳米纤维（CNFs）和（b-f）Co1-xS-CNFs的SEM图像。

图3.（a）Co1-xS-CNFs的TEM显微照片；（b）Co1-xS-CNFs的TEM图像；（c）洋葱状碳质结构的HRTEM图像；（d）Co1-xS的HRTEM图像；（e-h）Co1-xS-CNFs中C、Co和S的元素映射。

图4.（a）Co1-xS-CNFs的XRD图谱；（b）CNFs、Co-CNFs和Co1-xS-CNFs的拉曼光谱；（c）Co1-xS-CNFs的XPS全扫描光谱；（d）C1s高分辨率光谱；（e）Co2p高分辨率光谱和（f）S2p高分辨率光谱。

图5.（a）Co1-xS-CNFs在100 mA g-1下的恒电流充放电曲线；（b）Co1-xS-CNFs在不同电流密度下的倍率性能；（c）Co1-xS-CNFs在2000 mA g-1下的循环性能；（d）在100,000至0.1Hz频率范围内的第一个循环后，Co1-xS-CNFs的奈奎斯特图。

图6.（a）Co1-xS-CNFs和CNFs在电流密度为2000 mA g-1下的循环性能；（b）Co1-xS-CNFs和CNFs在不同电流密度下的倍率性能比较；（c）Co1-xS-CNFs和CNFs在电流密度为2000 mA g-1下的循环性能。