DOI:10.1016/j.ceramint.2020.11.031

由于SiOC玻璃的电子和离子迁移缓慢，其倍率性能较差和容量保持率低限制了碳氧化硅（SiOC）基电极的实际应用。为了解决该问题，研究者采用一种经济高效的方法合成了碳氧化硅-碳杂化纳米纤维，该方法包括以下几个步骤：静电纺丝PAN纳米纤维（PNFs），将聚硅氧烷接枝到PNFs上以及有机硅/PNFs（SPNFs）的热转化。所获得的一维纳米结构使杂化电极具有快速的电子转移动力学、强健的结构稳定性、快速的锂离子传导和有效的电子通道。当作为活性电极材料进行测试时，混合电极在1C（1C=372 mA g-1）时可提供715.8 mAh g-1的可逆比容量和优异的高倍率性能（在20C下为422.1 mAh g-1），在10C下进行2000次循环后，其容量保留率为95.4％。该研究结果充分地证明了碳氧化硅-碳杂化纳米纤维负极在下一代锂离子电池中的潜在应用。

图1.SCNFs的形成示意图。

图2.形态表征。（a）PNF，（b）SPNFs和（c）SCNFs的SEM图像。（d）和（e）SCNFs的HRTEM。（f）SCNFs的图谱，（f）经过2000次放电/充电循环后SCNFs电极的SEM图像。

图3.（a）PNFs、SPNFs和SCNFs的FTIR光谱。（b）SCNFs的29Si SS-NMR光谱。（c）CNFs和SCNFs的XRD图谱和（d）拉曼光谱。

图4.（a）SCNFs的全扫描光谱以及（b）Si 2p，（c）C 1s和（d）O 1s的相应高分辨率光谱。

图5.在0.01 mV s-1的扫描速率下，SCNFs电极与Li/Li+的CV曲线。为清楚起见，显示了选定的循环。（b）在不同循环中，相对于Li/Li+，SCNFs电极在0.01V-3.0V之间的GDC曲线。（c）在1C的电流密度下，SCNFs电极与CNFs电极的循环性能比较。（d）SCNFs电极的倍率性能和循环性能，图中显示了放电/充电电流速率。（e）在10C的电流速率下SCNFs电极的循环性能和库仑效率。

图6.（a）LIBs不同循环的阻抗谱（奈奎斯特图）。点表示实验数据点，而实线表示基于插图中所示等效电路的拟合曲线。（b）低频区域的ZRe与ω-1/2之间的关系。

图7.动力学分析。（a）不同扫描速率下的CV曲线。（b）不同电位下电流与扫描速率的线性拟合斜率。（c）扫描速率为1.0 mV s-1时的电容电荷存储贡献。（d）不同扫描速率下相对非法拉第电容对比电容的贡献。

图8.（a）不同循环的放电/充电曲线，以及（b）全LIBs在135 mA g-1下的循环性能，其中LCO为正极，SCNFs为负极。