DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.167014

作为一种活性材料，硒因其在可充电电池中的高体积比容量和比S更好的导电性而备受关注。在此，研究者通过静电纺丝聚丙烯腈（PAN）和聚（苯乙烯磺酸）-三聚氰胺盐溶液，然后进行碳化和活化处理，设计并制备了一种碳纳米纤维膜（PM-CNF）作为自支撑硒宿主。PM-CNF具有超强的柔性和8.92%的高N掺杂水平（吡咯-N：2.15%，吡啶-N：3.07%），有利于离子扩散和电子转换。自支撑PM-CNF/Se正极在0.5C时可提供570mAh/g的高可逆容量，在8C时可提供375mAh/g的优异额定容量，以及在1800次循环期间的循环稳定性。出色的电化学性能可归因于高锂离子扩散系数（2.99×10-9cm2/s）和电容贡献率（0.1mV/s时为77.1%）。对充电/放电过程的分析表明，在第一次循环过程中没有观察到聚硒化物中间体，因此抑制了聚硒化物在循环过程中的穿梭效应，这主要有助于长循环稳定性。

图1.（a）PM-CNF/Se正极合成工艺示意图；（b）PM-CNF膜的照片；展示PM-CNF膜（c）和PM-CNF/Se正极（d）柔性的照片；PM-CNF膜、CNF膜和纯Se的XRD图谱（e）；PM-CNF/Se正极、CNF/Se正极和纯Se的拉曼光谱（f）。

图2.PM-PAN膜（a）、PM-CNF膜（b）和PM-CNF/Se正极（c）的SEM图；PM-CNF/Se正极的TEM图（d）、HRTEM图（e）和SAED图（f）；（g）PM-CNF/Se正极的STEM以及相应的元素映射（S、N、O、C和Se）图像。

图3.（a）PM-CNF膜的氮气吸附/解附等温线和孔径分布曲线；CNF/Se正极（b）和PM-CNF/Se正极（c）的高分辨率Se3d XPS光谱；CNF/Se正极（d）和PM-CNF/Se正极（e）的高分辨率N1s XPS光谱；（f）CNF/Se正极和PM-CNF/Se正极中不同N掺杂类型的含量比较。

图4.（a）PM-CNF/Se正极前三个循环的CV曲线；（b）新鲜PM-CNF/Se正极和CNF/Se正极的EIS；（c）PM-CNF/Se正极循环后的EIS；（d）PM-CNF/Se正极和CNF/Se正极第一次循环的容量-电压曲线；（e）PM-CNF/Se正极在不同负载质量下的循环性能；（f）PM-CNF/Se正极和CNF/Se正极的倍率性能；（g）PM-CNF/Se正极的长期高倍率循环性能；插图是配备PM-CNF/Se正极的钮扣电池点亮LED灯的照片；（h）相关文献与PM-CNF/Se正极的倍率性能比较。

图5.（a）PM-CNF/Se正极的GITT曲线；插图为部分放大图；（b）PM-CNF/Se正极和CNF/Se正极在放电过程中的Li+扩散系数；（c）PM-CNF/Se正极在0.1至0.5mV/s范围内的CV曲线；（d）（c）中标记的两个典型峰处的lni与lnv的线性关系；（e）扫描速率为0.1mV/s时电容贡献容量与总容量的比值；（f）0.1-0.5mV/s范围内电容贡献和扩散控制贡献的百分比。

图6.放电（a）和充电（b）过程中PM-CNF/Se正极在不同SOC（荷电状态）下的EIS谱；充放电过程中PM-CNF/Se正极电荷转移阻抗（Rct）的变化趋势（c）；（d）放电过程中PM-CNF/Se正极在不同SOC（荷电状态）下的非原位拉曼光谱。