DOI: 10.1016/j.cej.2021.128420

具有较大存储容量的钠的更高可用性推动了钠离子电池（SIBs）先进电极材料的制备进程，从而扩大了智能电器的潜在市场。多种金属原子分散到碳骨架中可以增强高性能SIBs的钠吸附性能。在这项工作中，通过静电纺丝和直接硒化（DS）工艺，将Fe/Se/Al原子/团簇合理分散在N掺杂非晶碳纤维上。当DS-Fe/Se/Al@NC-650纳米纤维产品作为SIBs的负极材料时，在100 mA g-1下显示432 mAh g-1的存储容量，在700次循环中具有99％的稳定性。如此优异的存储容量是通过Fe/Se/Al对N掺杂非晶碳纳米纤维互连网络的协同效应产生的。理论计算为用于SIB的DS-Fe/Se/Al@NC-650纳米纤维的容量和稳定性提供了有力的证据，验证了实验结果中的电子/离子传输。

图1.DS-Fe/Se/Al@NC-650和IS-Fe/Se/Al@NC-650纳米纤维的制备示意图。

图2.形态和STEM元素映射。DS-Fe/Se/Al@NC-650纳米纤维的（a-c）SEM，（d-e）TEM，（f）HRTEM和（g）STEM映射。

图3.HAADF-STEM和EXAFS。（a-c）经像差校正的STEM图像，（d）Fe、Se、Al和C的STEM元素映射，（e）Fe2O3、Fe3O4和FeO的Fe K-edge XANES光谱以及相应的Fe K-edge pre-edge XANES光谱，傅立叶变换Fe K-edge的幅值，（f）Fe3O4和酞菁铁（FePC）的EXAFS谱以及Fe K-edge XANES谱的对应曲线。

图4.用于SIB的DS-Fe/Se/Al@NC-650电极的电化学性能。（a）扫描速率为0.1 mV s-1时的CV，（b）充电/放电曲线，（c）所开发产品的容量比较，（d）在不同电流密度下的额定容量和（e）DS-Fe/Se/Al@NC-650电极的长期循环稳定性。

图5.不同电压下SIBs电池的非原位研究：（a）SIBs电池的PXRD，（b）拉曼光谱，DS-Fe/Se/Al@NC-65纽扣电池在不同电压下的（c）XPS全扫描，以及（d）Na1s，（e）Se3d，（f）Al2p和（g）Fe2p去卷积XPS光谱。（h）第100次放电循环后DS-Fe/Se/Al@NC-650的形态。

图6.（a）石墨烯，（b）氮掺杂石墨烯，（c）Fe@N-石墨烯，（d）Al-Fe-Se@N-石墨烯，（e）Na-石墨烯，（f）Na@N-石墨烯，（g）Na@Fe-Se-石墨烯，（h）Na@Al-Fe-Se-石墨烯，（i）Li@N-石墨烯，（j）Li@Al-Fe-Se-石墨烯，（k）Li-石墨烯和（l）Li@Fe-Se-石墨烯体系的优化结构。

图7.优化结构的等值面电荷密度和态密度。（a）Li吸附在Al分散N-石墨烯上的等值面电荷密度。（b）Na吸附在Al分散N-石墨烯上的等值面电荷密度，（c）Li和（d）Na掺杂Fe/Se/Al@N-石墨烯的DOS。