DOI: 10.1039/D0SE00320D

过渡金属硫化物作为锂离子电池的电极材料，由于其较高的理论容量、优异的氧化还原可逆性以及来源丰富等优点而备受关注。然而，该材料族仍然存在导电性差和体积变化大的问题。在此，研究者展示了一种简便且可扩展的静电纺丝方法来制备嵌入Ni3S2和Co9S8纳米粒子的硫掺杂碳纳米纤维网络，作为锂离子电池的独立负极材料。与文献内容相似，两种不同金属硫化物的偶联确实能协同促进电化学性能。将它们嵌入单个碳纳米纤维中，不仅增强了固有导电性，而且还提供了高度稳定的结构，从而产生了出色的电池性能。此外，各个碳纳米纤维相互缠绕以形成一个独立的3D纳米纤维网络，作为快速电子转移的高速公路网，并且纤维之间的孔使电解质易于渗透，即锂离子易于进入活性纳米颗粒。当直接用作锂离子电池负极时，独立式纳米纤维垫可绕开所有制浆步骤，在300 mA g-1的电流密度下经过200次循环后具有528 mAh g-1的高比容量，显示出优异的循环稳定性和良好的倍率性能。此外，电荷存储过程分析表明，材料的伪电容行为归因于其良好的性能。本文介绍了一种简便的策略，即通过静电纺丝和随后的一步加热工艺，在硫掺杂碳纤维基质中同时原位生成Co9S8和Ni3S2纳米粒子。结果表明，所制备的自支撑过渡双金属硫化物纳米纤维在轻量化和小型电池中具有广阔的应用前景。

图1.Ni3S2/Co9S8@S-CNFs的合成过程示意图。

图2.（a）金属硫化物@S-CNFs的XRD图，（b）XPS全扫描光谱，（c-f）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs复合材料的Ni 2p，Co 2p，S 2p和C 1s高分辨率XPS光谱。

图3.（a）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs复合材料的低倍放大SEM图像，（b）高倍放大SEM图像，（c）TEM图像，（d-f）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs复合材料的高分辨率TEM（HRTEM）（g）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs复合材料的EDX映射图像，比例为1μm。

图4.（a-c）在0.01至3V的电位窗口中，扫描速率为0.2 mV s-1时，Ni3S2/Co9S8@S-CNFs，Ni3S2@S-CNFs，Co9S8@SCNFs的CV曲线，（d）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs负极在300 mA g-1时的恒电流充放电曲线。

图5.（a）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs，Ni3S2@S-CNFs和Co9S8@S-CNFs在（a）300 mA g-1下循环200次，（b）在1 A g-1下循环300次的循环性能和库仑效率。（c）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs，Ni3S2@S-CNFs和Co9S8@S-CNFs负极在不同电流密度下的倍率性能；（d）Ni3S2/Co9S8@S-CNFs，Ni3S2@S-CNFs和Co9S8@S-CNFs在开路电势下测试的电化学阻抗谱（EIS）。

图6.（a）十个循环后在不同扫描速率下的电池CV曲线，（b）在不同氧化和还原状态下的拟合线和ln（峰值电流）与ln（扫描速率）图，（c）伪电容贡献（0.2 mV s-1）为69％，由蓝色区域显示。（d）在不同扫描速率下的伪电容贡献。