DOI: 10.1002/smll.202302188

硫化锡（SnS）因其较高的理论容量而成为钠离子电池（NIBs）的一种有吸引力的负极，而它在循环过程中固有的较差导电性和巨大的体积变化严重影响了其使用寿命。为了从本质上最大化SnS的储钠能力，本研究首次使用简单的静电纺丝策略获得了叠氮化锂（LiN₃）诱导的SnS量子点（QDs），其中SnS QDs均匀分布在碳纤维中。利用LiN₃在热处理过程中能有效防止晶核生长的优势，分散良好的SnS量子点用作NIBs负极材料时表现出优异的Na⁺转移动力学和赝电容特性。均匀嵌入3D SnS量子点的N掺杂纳米纤维（SnS QDs@NCF）电极显示出优异的长循环寿命（在2A/g下循环5800次后为484.6mAh/g，在10A/g下循环7880次后为430.9mAh/g），以及出色的倍率性能（在20A/g下为422.3mAh/g）。这种过渡金属硫化物QDs复合材料的制备为开发长寿命、优异倍率性能的NIBs提供了一种可行的策略，为其实际应用铺平了道路。

图1.SnS QDs@NCF和SnS@NCF的制备过程示意图。

图2.SnS@NCF的a）SEM图像，b）TEM图像，c）HRTEM图像，以及d）SAED图案。SnS QDs@NCF的e）SEM图像，f）TEM图像，g）HRTEM图像，以及h）SAED图案。i）SnS@NCF和SnS QDs@NCF的XRD图谱，SnS QDs@NCF的j）N1s，k）Sn3d，和l）S2p XPS光谱。

图3.SnS@NCF：a1）预氧化后稳定的纤维的TEM图像；a2）STEM图像以及Sn、S和C的相应元素映射图像；a3）不含LiN₃时的反应机理。SnS QDs@NCF：b1）预氧化后稳定的纤维的TEM图像；b2）STEM图像以及Sn、S和C的相应元素映射图像；b3）含LiN₃时的反应机理。

图4.a）SnS QDs@NCF在0.1mV/s时的CV曲线。b）SnS@NCF和SnS QDs@NCF在100mA/g下的循环性能。c）SnS QDs@NCF电极与报道的代表性负极的电化学性能指标的比较。d）SnS@NCF和SnS QDs@NCF的倍率性能。e）活性材料SnS QDs@NCF电极和SnS@NCF电极在不同充放电电流密度下的容量保持率。f）SnS@NCF和SnS QDs@NCF在2A/g下的循环性能。g）SnS QDs@NCF在10A/g的高电流密度下的长期循环稳定性。

图5.a）SnS QDs@NCF在不同扫描速率下的CV曲线；b）SnS@NCF和c）SnS QDs@NCF的Log（i）与Log（v）图；d）SnS QDs@NCF在0.1mV/s时的电容贡献；e）两个电极在不同扫描速率下的电容贡献率；f）SnS@NCF和SnS QDs@NCF的GITT电位曲线；SnS@NCF和SnS QDs@NCF在g）嵌钠和h）脱钠过程中的扩散系数。

图6.a1）SnS@NG电极和b1）SnS QDs@NCF在嵌钠和脱钠过程中的形态/结构演变示意图。a2-a4）SnS@NCF和b2-b4）SnS QDs@NCF电极在2A/g下循环800次后的TEM和HRTEM图像。

图7.a）SnS@NCF和b）SnS QDs@NCF嵌钠过程中的von Mises应力分布的有限元模拟模型，以及c）（a）SnS@NCF和（b）SnS QDs@NCF矩形区域的放大。d）应力色图以及e）两个样品不同位置的最大应力比较。

图8.a）NVP//SnS QDs@NCM全电池的循环性能，b）倍率性能，以及c）不同电流密度（基于负极质量）下的放电/充电曲线。d）一个NVP//SnS QDs@NCF全电池点亮红色LEDs的数字图像。