DOI:10.1016/j.electacta.2020.137449

氮掺杂一维碳纳米纤维具有多孔性、高长径比和高电导率等特性，能够有效缩短离子传输路径，提高金属硒化物电极的固有电子电导率，有望成为下一代锂离子电池（LIBs）负极材料。在这项工作中，研究者通过静电纺丝和原位硒化工艺合成了平均粒径为20nm的氮掺杂碳纳米纤维包封Cu2-xSe（N-CNFs@Cu2-xSe），其具有出色的锂存储性能。具体而言，这种电极显示出超长的循环寿命，在0.1 A g-1下循环100次后具有1079.1 mA h g-1的比容量，而在2 A g-1下循环1000次后具有639.4 mA h g-1的比容量。容量的逐渐增加归因于Cu2-xSe由晶态向非晶态的相变。电池实时状态下的原位X射线衍射分析显示Cu2-xSe与锂的相变以及循环间的相再生，证实了硒化铜具有转化反应的高可逆性和优异的热稳定性。N-CNFs@Cu2-xSe的高容量和长循环寿命使高性能锂离子电池具有巨大的应用潜力。

图1.N-CNFs@Cu2-xSe的合成过程示意图。

图2.（a）和（b）N-CNFs@Cu2-xSe在不同放大倍率下的SEM图像；（c）和（d）N-CNFs@Cu2-xSe在不同放大倍率下的TEM图像，插图为粒度统计图；（e）N-CNFs@Cu2-xSe的HRTEM图像；（f）N-CNFs@Cu2-xSe的SAED图谱；（g-k）N-CNFs@Cu2-xSe的元素映射图像。

图3.（a）N-CNFs@Cu2-xSe的X射线衍射图。（b）N-CNFs@Cu2-xSe的拉曼光谱。N-CNFs@Cu2-xSe的XPS光谱：（c）Cu 2p；（d）Se 3d。

图4.（a）N-CNFs@Cu2-xSe电极在0.2 mV s-1扫描速率下的CV曲线；（b）当电流密度为0.1 A g-1时N-CNFs@Cu2-xSe电极的放电/充电电压曲线；（c）N-CNFs@Cu2-xSe电极在0.1 A g-1下的循环性能和相应的库伦效率；（d）N-CNFs@Cu2-xSe电极的倍率性能；（e）N-CNFs@Cu2-xSe电极在2 A g-1下的循环性能和相应的库伦效率。

图5.在前两个周期中同时捕获的放电/充电曲线和原位XRD图谱，红色星号表示Be箔的背景信息，蓝色星号表示Cu2-xSe，黄色星号表示Li2Se（浅红色正方形代表放电过程，浅绿色正方形代表充电过程）。

图6.（a）N-CNFs@Cu2-xSe电极在不同扫描速率下的CV曲线；（b）在0.3 mV s-1下N-CNFs@Cu2-xSe电极电荷存储的电容控制和扩散控制贡献；（c）在不同扫描速率下N-CNFs@Cu2-xSe电极的电容控制和扩散控制电容的归一化贡献率；（d）N-CNFs@Cu2-xSe电极在不同扫描速率下进行50次循环后的电容控制和扩散控制电容的归一化贡献率；（e）1和50次循环后N-CNFs@Cu2-xSe电极的奈奎斯特图；（f）1和50次循环后N-CNFs@Cu2-xSe的实际阻抗与低频之间的关系；（g）N-CNFs@Cu2-xSe的DOS，费米能级用虚线标记。