DOI: 10.1016/j.electacta.2021.139654

作为锂离子电池的可能替代品，钾离子电池（KIBs）因其丰富的钾资源和合理的性能而备受关注。然而，使碳基负极具备快速放电/充电能力以及较长的循环寿命仍然是KIB应用的挑战之一。在此，通过简便的静电纺丝方法合理制备了具有表面缺陷的多孔结构N掺杂碳纳米纤维（P-NCNFs）。在该结构中，N掺杂可以通过引入额外的缺陷来提高电子电导率和反应性，而多孔结构可以促进电解质在电极中的渗透，减轻浓差极化，最终提高KIB性能。用作负极时，P-NCNFs-c具有优异的KIB性能，在1.0A/g下循环2000次后显示出165mAh/g的高可逆容量，以及良好的倍率稳定性，600次循环期间的容量保持在242mAh/g以上，比没有N掺杂和成孔处理的纯CNFs好得多。此外，动力学分析表明，P-NCNFs-c增强的KIB性能也可能与电容电荷贡献有关。因此，这种合成策略为下一代KIB提供了一种有前途的负极材料。

图1.CNFs和P-NCNFs的合成示意图。

图2.（a,e）NCNFs，（b,f）P-NCNFs-a，（c,g）P-NCNFs-b，（d,h）P-NCNFs-c的SEM图；（i,j）P-NCNFs-c的TEM和（k）HR-TEM图像；（l）P-NCNFs-c的SAED图谱。

图3.（a）P-NCNFs-c的拉曼光谱，（b）氮气吸附-解吸等温线（插图显示相关的孔径分布）；（c）P-NCNFs-c的C1s和（d）N1s高分辨率XPS光谱。

图4.（a）P-NCNFs-c的CV曲线；（b）P-NCNFs-c的放电/充电曲线；（c,d）电流密度为0.2和0.6A/g时的循环性能。

图5.（a）P-NCNFs-c在不同电流密度下的放电/充电曲线；（b）P-NCNFs-a、b和c在0.05至2A/g范围内的倍率性能；（c,d）P-NCNFs-a、b和c在0.05、0.2和1.0A/g下的长循环性能。

图6.（a）P-NCNFs-c在0.2-3.0mV/s下的CV曲线，（b）b值测定，（c）P-NCNFs-c在不同扫描速率下的电容和扩散控制电容贡献率；（d）P-NCNFs-c在3mV/s扫描速率下的电容贡献。

图7.（a,b）CNF电极测试前后的EIS，（c）Rct的拟合值。（d）2000次循环前后P-NCNFs-c的拉曼光谱。