DOI:10.1016/j.jcis.2020.09.025

寻求简单经济的方法制备更高效的钠离子电池（NIBs）碳负极是一项重要的任务。在本文中，开发了一种等离子体控制方法来制备半离子C-F键修饰富氮电纺碳纳米纤维（NCNFs），作为NIBs的独立负极。半离子C-F键有利于独立式电极的快速离子和电子转移，这显著提高了NINFs作为NIBs负极的倍率性能。倍率性能测试后，经过优化的样品在0.1 A g-1下可提供199 mA h g-1的可逆容量，并且在500 mA g-1下的2000次循环中，可逆比容量约为150 mA h g-1，显示出良好的长期稳定性。而且，等离子富氮电纺碳纳米纤维表面存在的半离子C-F键可降低负极的电阻，从而在电化学循环后显示出更稳定的固体电解质中间相（SEI）。

图1.等离子体处理的碳纳米纤维的FESEM图像。a）NCNFs，b）PF-2，c）PF-5，d）PF-8，e）PF-11，f）PF-15，g）PF-20，h）PF-25，i）PF-30。

图2.a）NCNFs和b）PF-20的HRTEM图像。c）PF-20的相应元素映射（EDS）。

图3.a）NCNFs和PF-20的XRD图。b）样品的拉曼光谱。c）N2吸附解吸等温线和d）PF-20的孔径分布曲线（插图）。

图4.a）NCNFs和经不同时间处理的NCNFs的XPS全扫描光谱。b）三种C-F键随处理时间的变化，饼图为PF-20中C-F键的比例。PF-20的c）C 1s和F 1s（插图）d）N 1s区域的高分辨率XPS光谱。

图5.NIBs负极的电化学存储性能。a）在最初三个循环中，当电流密度为0.1 A g-1时，PF-20在0.01至3.0V之间的放电/充电曲线。b）PF-20初始循环的倍率性能以及c）PF-2，PF-5，PF-8，PF-11，PF-15，PF-20，PF-25和PF-30在0.1至1.0 A g-1电流密度下的倍率性能。d）PF-20与其他碳质负极相比的倍率性能（表S2）。e）倍率性能测试后，PF-20在0.5 A g-1下的恒电流充放电曲线。所有测量均基于酯基电解液。

图6.a）扫描速率为0.1 mV s-1时，PF-20的CV曲线。b）电流密度为500 mA g-1时，在2000个循环前后PF-20阳极的电化学阻抗谱（EIS）。c）PF-20中钠储存机制的示意图。