DOI:10.1016/j.carbon.2020.07.008

钠离子电池被认为是最有前途的下一代可充电储能设备之一。然而，由于Na+半径较大，开发合适的储钠电极材料仍然是一个巨大的挑战。在这项研究中，通过静电纺丝技术研制出一种新型的一维纤维状电极材料（称为MoS2/NCF-MP），该材料集成了少层MoS2、超薄碳连续骨架、掺杂的N原子和界限清晰的3D连通大孔。当用作钠离子电池的负极时，其独特的结构层次能够最大程度地减小固态扩散长度，降低电化学电阻，加速Na+从块体向电极的转移，并缓解在碱化/脱盐过程中的体积变化，从而显示出高度可逆的容量、长期的耐用性以及超快的钠存储能力。在0.1 A g-1下的100次循环后，MoS2/NCF-MP的稳定可逆容量达到480 mAh g-1，在1 A g-1下具有300次循环的长期循环寿命，没有观察到明显的容量下降。更重要的是，即使在30 A g-1的极高电流密度下，MoS2/NCF-MP仍可提供217 mAh g-1的超高容量，这意味着充电/放电步骤可以在很短的时间内（26 s）完成。

图1.通过静电纺丝合成MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF的示意图。

图2.（a）（NH4）2MoS4/PAN-PS的SEM图像（插图为对应的局部放大图像）。（b）MoS2/NCF-MP的SEM图像（插图是相应的局部横截面放大图像）。（c）MoS2/NCF-MP的低成像和（d）高成像TEM图像，以及（e）MoS2/NCF-MP复合材料中Mo、S、C和N的暗场TEM图像和相应的（h-k）EDS映射图像。

图3.纯MoS2、MoS2/NCF和MoS2/NCF-MP复合材料的性能。（a）XRD图谱、（b）拉曼光谱、（c）N2吸附和解吸等温线和（d）孔径分布。

图4.MoS2/NCF-MP的高分辨率XPS光谱：（a）Mo 3d、（b）S 2p、（c）N 1s和（d）C 1s。

图5.MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF的电化学性质。（a）MoS2/NCF-MP的CV曲线，扫描速率为0.1 mV s-1。（b）MoS2/NCF-MP在电流密度为0.1 A g-1时的GCD曲线。（c）MoS2/NCF-MP在0.1至30 A g-1范围内的不同电流密度下的GCD曲线。（d）MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF的倍率性能。（e）将倍率性能与其他报道的MoS2基负极材料进行比较，包括MoS2/PDC-10、NTO/MoS2-C、MoS2/SG、BD-MoS2、MoS2-C和块状MoS2。（f）在频率范围为100 kHz至0.01 Hz的新鲜电池上测试的MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF的奈奎斯特图。（g）MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF在电流密度为0.1 A g-1时的循环性能。（h）MoS2/NCF-MP在1 A g-1的大电流密度下的长期循环性能和库仑效率。

图6.（a）MoS2/NCF-MP在不同扫描速率下的CV曲线，（b）和（c）峰值电流（ip）与MoS2/NCF-MP和MoS2/NCF扫描速率平方根（v1/2）之间的关系，由CV曲线计算得出。（d）从CV曲线计算得出的MoS2/NCF-MP在不同状态下的log ip与log v图，（e）在不同扫描速率下MoS2/NCF-MP的电容贡献百分比，以及（f）扫描速率为1 mV s-1时MoS2/NCF-MP的CV曲线（黑线）中的电容贡献（青色区域）。