DOI: 10.1016/j.electacta.2020.137711

为了探索具有优异Li+/Na+/K+储存性能的碱性离子电池（AIBs）负极材料，在本研究中，通过简便的静电纺丝法和随后的热处理工艺制备了均匀嵌入非晶态氧化钒的高缺陷碳纳米纤维杂化物（称为VOx@CNFs）。这种集成结构综合了非晶态VOx和缺陷碳基质的优点，不仅带来了丰富的离子存储活性位点和离子扩散的多通道，而且能很好地适应结构变化引起的电极粉化。当作为AIBs的负极材料时，经优化的VOx@CNFs表现出优异的碱性离子存储性能，具有高比容量、长循环寿命和高倍率性能，在1.0 A g-1下循环1000次后，可提供260 mAh g-1的Na+存储容量，在0.5 A g-1下循环500次后的Li+存储容量为556 mAh g-1，在0.5 A g-1下循环400次后的K+存储容量为198 mAh g-1。

图1.（a-c）不同比例的VOx@CNF600（a），VOx@CNF800（b）和VOx@CNF1000（c）的SEM图像。单VOx@CNF600的（d）TEM，（e）HRTEM图像和（f）选定区域电子衍射（SAED）。（g）VOx@CNF600的HAADF-STEM图像以及相应的C、N、O和V图。

图2.VOx@CNF600、VOx@CNF800和VOx@CNF1000的（a）XRD图，（b）TGA曲线，（c）拉曼光谱和（d）强度比（ID/IG）直方图。

图3.VOx@CNF600和VOx@CNF1000的XPS光谱：（a）C1s，（b）V2p，（c）O1s和（d）N1s。

图4.（a）VOx@CNF600的前五个CV曲线和（b）放电/充电曲线。（c）VOx@CNFs电极的循环能力和VOx@CNF600在1 A g-1下的库仑效率。（d）VOx@CNFs的倍率性能。（e）VOx@CNF600在5 A g-1下的循环性能。

图5.（a）CV曲线，（b）电流响应和扫描速率之间的对应关系，以及在（c）1.0 mV s-1和（d）其他扫描速率下VOx@CNF600的电容和扩散效应的贡献百分比。（e）奈奎斯特图以及（f）当VOx@CNFs作为SIBs负极时，其低频区域中的Z'与ω-1/2的关系图。

图6.（a）VOx@CNFs的CV曲线和（b）恒电流充电/放电曲线。（c）在0.2至5 A g-1下对不同VOx@CNFs的倍率性能。（d）VOx@CNF600在0.2 A g-1下的循环能力和相应的库仑效率。（c）VOx@CNFs在0.5 A g-1下的长期循环性能。

图7.（a）CV曲线，（b）电流响应和扫描速率之间的对应关系，以及在（c）1.0 mV s-1和（d）其他扫描速率下VOx@CNF600的贡献百分比。（e）奈奎斯特图以及（f）当VOx@CNFs作为LIBs负极时，其低频区域中Z'与ω-1/2的关系图。

图8.VOx@CNF600的钾离子存储性能。（a）CV曲线，（b）0.5 A g-1下的充电/放电曲线，（c）0.05至1.0 A g-1下的倍率性能。（d，e）当电流密度为（d）0.05和（e）0.5 A g-1时的长期循环性能和相应的库仑效率，（f）CV曲线以及电流响应和扫描速率之间的对应关系。VOx@CNF600在（g）1.0 mV s-1和（h）其他扫描速率下的贡献百分比。