DOI:10.1016/j.electacta.2020.136921

过渡金属磷化物负极由于其较高的理论容量和合适的嵌入电位范围，在锂/钠离子电池中受到越来越多的关注。然而，在转化反应机理方面，机械应力引起的剧烈体积膨胀阻碍了其实际应用。在此，研究者展示了一种MoP@氮掺杂碳纳米纤维（MoP@NCNFs）的高性能负极，该负极是通过静电纺丝法和原位碳热自还原策略制备的。结晶良好的MoP纳米颗粒均匀地分布在交织的纳米纤维中，为快速电荷/离子传输提供了导电网络，并为体积膨胀提供了足够的缓冲空间。得益于独特的结构，800℃下合成的MoP@NCNFs在100 mA g-1下循环200次后，其可逆容量为840 mAh g-1。在2 A g-1下，可实现长达1300个循环，其电池容量为377 mAh g-1，库伦效率为99％。此外，合成的MoP@NCNFs还显示出优异的钠存储性能。定量动力学分析证实，电荷存储性能受赝电容控制，尤其是在高速率下（1 mV s-1时为75.9％），从而实现了高速率锂/钠存储性能。

图1.MoP@NCNFs合成过程示意图。

图2.（a，d）700-MoP@NCNFs，（b，e）800-MoP@NCNFs，（c，f）900-MoP@NCNFs的SEM和TEM图像。（g-k）800-MoP@NCNFs的相应元素映射。插图为高倍放大图。

图3.（a）MoP@NCNFs纳米复合材料的XRD图谱以及MoP（JCPDS编号24-0771）和碳（JCPDS编号26-1077）的标准PDF数据。800-MoP@NCNFs纳米复合材料的全扫描和高分辨率XPS光谱：（b）综合XPS光谱以及（c）Mo 3d，（d）P 2p，（e）C 1s和（f）N 1s的相应XPS光谱。

图4.（a）800-MoP@NCNFs电极在0.1 mV s-1扫描速率下的CV曲线，相对于Li/Li+为0.01-3.0V。（b）800-MoP@NCNFs电极在0.1 A g-1下的充放电曲线。（c）MoP@NCNFs电极在电流密度为0.1 A g-1下的循环性能。（d）MoP@NCNFs电极在不同电流密度下的速率性能。（e）800-MoP@NCNFs电极在2 A g-1电流密度下的长期循环性能。

图5.800-MoP@NCNFs的EIS分析：（a）800-MoP@NCNFs的放电-充电曲线，（b，c）奈奎斯特图，（d，e）ω-1/2与Z'的线性关系，（f）不同电位状态的DLi值。

图6.（a）在0.1到1 mV s-1的不同扫描速率下的CV曲线。（b）在还原和氧化状态下，由曲线logv-logIP的斜率获得的b值。（c）在1 mV s-1的扫描速率下总电流的电容控制贡献。（d）在不同扫描速率下电容和扩散控制过程的电流贡献率。

图7.800-MoP@NCNFs电极用于钠存储的电化学性能：（a）在0.1 mV s-1扫描速率下的CV曲线，相对于Na/Na+为0.01-3.0V。（b）在0.1 A g-1下的充电-放电曲线。（c）在电流密度为0.1 A g-1时的相应循环性能。（d）在不同电流密度下的速率性能。（e）在2 A g-1电流密度下的长期循环性能。