DOI: 10.1039/D0QI00892C

锂离子电池容量的显著降低和体积的急剧变化驱使人们采取有效的策略来解决其过渡金属氧化物负极的固有问题。合理的纳米结构设计在提高结构稳定性和电化学性能方面显示出巨大的潜力。在本研究中，通过简便的静电纺丝技术和退火工艺制备了中空纳米粒子组装的分层NiCo2O4纳米纤维。受控实验和系统表征表明，聚合物的存在和适当的退火工艺是形成新型纳米结构负极的关键。纳米纤维中的中空纳米结构和中心位于20nm左右的丰富介孔可以有效地抑制锂化/脱锂过程中严重的体积变化。此外，这种新型的纳米粒子-纳米纤维分层结构可以缩短锂的扩散长度，增加电极与电解质之间的接触面积，从而促进快速的电子/电荷转移。正如预期的那样，经过优化的分层NiCo2O4纳米纤维在锂离子电池中表现出优异的性能，在0.1 A g-1下的容量为926.2 mAh g-1，在2 A g-1的高电流密度下其容量为687 mAh g-1。这项工作为推进过渡金属氧化物负极的发展提供了一种有吸引力的策略。

图1.（a）NCO纳米纤维的合成步骤示意图。（b）所制备的C@NiCo-600和NCO-600-400纳米纤维的XRD图谱。

图2.（a）C@NiCo-600纳米纤维的SEM，（b）TEM和（c）HRTEM图像；（d）NCO-600-400纳米纤维的SEM，（e）TEM和（f）HRTEM图像；（g-j）NCO-600-400纳米纤维的EDS元素映射图。

图3.（a）C@NiCo-600和NCO-600-400纳米纤维的拉曼光谱，（b）TGA曲线；（c，d）分别为C@NiCo-600和NCO-600-400的N2吸附等温线和孔径分布图。

图4.（a）C@NiCo-600和NCO-600-400的XPS全扫描光谱，（b）C@NiCo-600的Ni 2p光谱，（c）Co 2p光谱。（d）NCO-600-400的Ni 2p光谱，（e）Co 2p光谱，（f）O 1s光谱。

图5.（a-c）C@NiCo-500，C@NiCo-600和C@NiCo-700的SEM。（d-f）C@NiCo-500，C@NiCo-600和C@NiCo-700的高倍放大SEM；（g）C@NiCo-500，C@NiCo-600和C@NiCo-700纳米纤维的XRD，（h）TGA曲线。

图6.（a-b）NCO-500-400纳米纤维的SEM图像；（c-d）NCO-600-400纳米纤维的SEM图像；（e-f）NCO-700-400纳米纤维的SEM图像；（g）NCO-500-400，NCO-600-400和NCO-700-400纳米纤维的XRD图谱；（h）PAN，Co（Ac）2和Ni（Ac）2的TGA曲线。

图7.（a）在不同电流密度下的倍率性能；（b）循环前后所有NCO产品的EIS光谱图；（c）100 mA g-1下NCO-600-400的放电-充电曲线；（d）0.1 A g-1下所有NCO产品的循环性能。

图8.NCO-600-400电化学性能的动力学分析。（a）在0.2 mV s-1下的CV曲线；（b）在0.1 m至1 mV∙s-1的不同扫描速率下的CV曲线。（c）在0.5 mV∙s-1的扫描速率下分离电容性电流和扩散电流。（d）在不同扫描速率下电容控制和扩散控制电荷的贡献率。