DOI:10.1016/j.jcis.2020.06.111

本研究设计并制备了一种新型非晶态钒酸锂(LiV3Ox，简称LVO)杂化物，该杂化物通过简单的静电纺丝策略和适当的后固化，均匀地封装在碳纳米纤维中（表示为LVO@CNFs）。经测试用作锂离子电池（LIBs）的负极材料时，优化的LVO@CNFs在0.5 A g-1的200次循环后，具有603 mAh g-1的高放电容量，容量保持率高达90％。即使在5 A g-1的高倍率下，经过400次循环后仍具有326 mAh g-1的高倍率容量。优异的电化学性能、出色的循环稳定性和倍率性能归因于无定形LVO完全封装到导电碳纳米纤维中，该碳纳米纤维拥有更大的储锂电化学活性位点，促进了电荷转移并有效缓解了锂插入/提取后的体积变化。更重要的是，当前的合成方法可以成为制备各种碱土金属钒酸盐的通用策略，这对于开发先进的电化学储能装置具有重要意义。

图1.（a，b）（a）LVO@CNFs和（b）LVO500的XRD图。（c）LVO@C400、LVO@C500和LVO@C600的拉曼光谱和（d）TGA曲线。

图2.（a-c）（a）LVO@C400、（b）LVO@C500和（c）LVO@C600的SEM图像，插图显示相应的高倍率SEM图像和纳米纤维直径分布的直方图。（d）TEM和（e）HRTEM图像，以及（f）在单LVO@C500纳米纤维上拍摄的选定区域电子衍射（SAED）图。（g）单LVO@C500纳米纤维的HAADF-STEM图像，以及C、N、V和O元素的相应元素图。

图3.（a）LVO@C500产品的全扫描XPS光谱图以及（b）C 1s、（c）O 1s、（d）V 2p、（e）Li 1s和（f）N 1s的高分辨率XPS光谱图。

图4.（a）LVO@C500电极的CV曲线和（b）恒电流放电/充电曲线。（c）LVO@CNFs电极的循环性能，以及LVO@C500负极在0.5 A g-1时的库仑效率。（d）LVO@CNFs电极在不同电流密度下的速率性能。（e）LVO@C500电极在5 A g-1时的长期循环性能和相应的库仑效率。

图5.（a）LVO@CNFs的奈奎斯特图，（b）在LVO@CNFs低频区域中Z'和ω-1/2之间的推导关系。（c）LVO@C500电极在各种扫描速率下的CV曲线，以及（d）相应的log（i）-log（v）图。（e）在0.8 mV s-1时的电容贡献，以及（f）在不同扫描速率下以百分比表示的伪电容贡献。

图6.在0.5 A g-1的电流密度下经过200次循环后，带电LVO@C500电极的SEM图像。