DOI: 10.1002/asia.202201198

柔性锂离子电池（FLIBs）的发展受到了传统刚性负极的制约。碳纳米纤维（CNF）具有高比表面积和优异的离子传输能力，是一种很有前途的负极材料。然而，CNFs上活性材料的负载量低以及长循环期间的稳定性差限制了其实际应用。在此，本研究通过交替电喷雾-电纺丝制备了SiO2@碳球/SiO2-CNF自支撑负极。电喷雾SiO2@碳球层提高了负极的SiO2含量，电纺SiO2-CNFs作为稳固层增强了负极的稳定性。自支撑负极在初始循环期间的可逆容量为633mAh/g，在100mA/g的电流密度下进行1000次循环期间的库伦效率保持在70%，可用于FLIB和其他电化学存储设备。

图1.（a-c）多膜结构SiO2@碳球/SiO2-CNF在不同放大倍率下的SEM横截面图像。（d）SiO2@CS膜的SEM图像和（e）SiO2-CNF的SEM图像。（f）PVP和SiO2@CNF的FTIR光谱。（g）和（h）SiO2-CNF的TEM图像，以及C、N、O和Si的元素分布。（i）SiO2-CNF的SAED图谱。

图2.（a）SiO2-CNF和SiO2@碳球/SiO2-CNF的TG曲线。（b）SiO2、CNF和SiO2@碳球/SiO2-CNF的XRD图谱。（c）SiO2-CNF和SiO2@碳球/SiO2-CNF的拉曼光谱。（d）SiO2垫子的N2吸附/解吸曲线和孔径分布曲线。（e）SiO2@碳球/SiO2-CNF的应力-应变，（f）SiO2@碳球/SiO2-CNF膜负极的光学照片。

图3.（a）SiO2@碳球/SiO2-CNF负极前五个循环的CV曲线，（b）SiO2-CNF和SiO2@碳球/SiO2-CNF负极在不同电流密度下的倍率性能，（c,d）SiO2-CNF和SiO2@碳球/SiO2-CNF负极在0.1A/g下的循环稳定性和库仑效率，（e）SiO2-CNF和SiO2@碳球/SiO2-CNF负极的奈奎斯特图（插图：等效电路），（f）SiO2-CNF和SiO2-CNF@SiO2-CS负极的Z’随低频区ω1/2的变化。

图4.（a,b）SiO2@碳球/SiO2-CNF负极在200次充放电循环后的横截面和表面形貌，SiO2@碳球/SiO2-CNF在柔性锂离子电池和传统负极材料中的优势示意图。（c）SiO2@碳球/SiO2-CNF负极在200次充放电循环后的TEM图像。（d）处于工作状态的传统负极（活性颗粒、导电剂和粘合剂涂覆在铜箔上），比较通用CNFs复合材料和功能性多膜膜自支撑负极的结构和原理图。