DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.160594

硫化锑具有较高的理论比容量，是很有前途的钠离子电池（SIBs）负极材料。然而，硫化锑固有物理特性带来的较差的导电性以及结构不稳定性，使其在SIBs中的倍率性能较差且容量衰减较快。本文报道了一种合成硫化锑复合结构的简便两步法，其中将Sb2S3纳米粒子固定在N掺杂3D碳纳米纤维（SNCFs）上。通过静电纺丝制备N掺杂3D碳纳米纤维（NCFs），然后借助原位超声辅助法在NCFs上生长Sb2S3纳米颗粒。受益于Sb2S3纳米粒子和NCFs之间的协同效应，SNCFs在SIBs中显示出高容量和长寿命。所制备的SNCFs在50次循环后可提供约412mAh/g的比容量，电流密度为50mA/g，这是由于Sb2S3纳米粒子与NCFs之间的电子和离子转移增强，从而产生了较高的电导率、较好的结构完整性和良好的结合能。

图1.SNCF复合材料的制备过程以及离子和电子传输路径示意图。

图2.（a）NCFs、（b）酸化后的NCFs和（c）SNCFs的典型SEM图像。（d）SNCFs的TEM图像。（e,f）SNCF的EDS映射分析。

图3.（a）SNCFs、纯Sb2S3和NCFs的XRD谱。（b）SNCFs和NCFs的拉曼光谱。（c）氮气吸附-解吸等温曲线。

图4.（a）合成的SNCFs的FTIR光谱。（b）SNCFs的宽扫描XPS光谱。（c）SNCFs的C1s窄扫描光谱，（d）N1s，（e）S2p和（f）Sb3d。

图5.钠离子电池电化学性能：（a）SNCFs初始三个循环的循环伏安曲线图，扫描速率为0.1mV/s。（b）电流密度为50mA/g时的第1、第2、第5和第10次充电/放电曲线。（c）SNCFs的倍率性能。（d）纯Sb2S3 SNCFs在50mA/g下的循环性能以及（e）SNCFs和纯Sb2S3在200mA/g下进行200次循环期间的长期循环性能和库仑效率。

图6.不同循环后钠离子电池的EIS光谱：奈奎斯特图（Z'vs.-Z”），（a）SNCFs和（b）纯Sb2S3。插图展示了拟合奈奎斯特图的等效电路模型和部分放大图像。

图7.（a）Sb2S3电极在200mA/g下循环200次后的非原位SEM图像。（b）蓝色矩形框标记SEM图像的相应EDS映射。