DOI: 10.1016/j.jiec.2022.07.017

本文报道了一种中空多孔纳米纤维合成策略，以制备用于稳定锂离子电池（LIBs）的先进负极，所制备的材料（H-NiO@HNFs）包含通过纳米级柯肯达尔扩散形成并支撑在多孔石墨碳基质上的中空NiO（H-NiO）纳米球。由一维纵向中空通道组成的H-NiO@HNFs除了提供足够的空间来适应重复循环期间的大体积变化外，还通过有效的电解质渗透确保了带电物质的有效扩散。中空NiO纳米球充当锂化和脱锂的化学位点。此外，H-NiO@HNFs表现出较好的锂离子存储性能，例如合理的倍率性能、在高电流密度（1.0A/g）下稳定的长循环性能和高锂离子扩散系数，这主要是由于与填充的NiO纳米纤维（F-NiO NFs）相比，其结构完整性得以增强。总体而言，这种简便的合成方法拓宽了常规中空金属氧化物纳米粒子修饰一维中空纳米结构的应用范围。

图1.通过内部莰烯的升华以及在150℃下稳定后获得的初纺中空Ni-盐/PVP复合纳米纤维的物理表征：（a）FE-SEM显微照片，（b）横截面图像，（c）XRD图谱和（d）TG曲线。

图2.对初纺纳米纤维进行首次热处理后获得的中空Ni@GC/AC纳米纤维的表征：（a，b）FE-SEM显微照片，（c）XRD图谱，（d-f）TEM图像，（g）HR-TEM图像，（h）SAED图谱和（i）元素点映射图像。

图3.在空气气氛中于400℃下进行第二次热处理3h后获得的H-NiO@HNFs的表征：（a，b）FE-SEM显微照片，（c）XRD图谱，（d，e）TEM图像，（f）HR-TEM图像，（g）拉曼光谱，（h）SAED图谱和（i）元素点映射图像。

图4.（a）XPS全扫描光谱，（b）Ni2p XPS光谱，（c）C1s XPS光谱，（d）O1s XPS光谱，（e）N2吸附-解吸等温线，（f）BJH脱附孔径分布曲线。

图5.H-NiO@HNFs和F-NiO NFs的电化学性质：（a）当电压窗口为0.001-3.0V时，H-NiO@HNFs在0.1mV/s下的CV曲线，（b）在1.0A/g恒定电流密度下的初始放电/充电曲线，（c）1.0A/g下的循环性能，和（d）倍率性能测试。

图6.H-NiO@HNFs的电化学反应动力学分析：（a）在不同扫描速率下获得的CV曲线，（b）每个氧化还原峰处电流响应（i）与扫描速率（n）的关系，（c）在2.0mV/s扫描速率下的CV曲线（红色区域显示电容分数），以及（d）显示不同扫描速率下电容贡献率的条形图。

图7.（a）循环前、（b）第1次循环后和（c）第50次循环后H-NiO@HNFs和F-NiO NFs的奈奎斯特阻抗图，（d）第50次循环后所得样品的阻抗实部（Zre）与ω-1/2之间的关系。在1.0A/g下进行第100次循环后得到的（e,f）H-NiO@HNFs和（g）F-NiO NFs的FE-SEM图像。