DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.166176

本研究通过静电纺丝和随后的热处理成功制备了SnCu-SiO2@CNFs复合纳米纤维，其中Sn-Cu合金颗粒在SiO2存在下均匀地限制在碳纳米纤维（CNFs）中。表征结果表明，在CNFs基体中加入SiO2可以缓解Sn-Cu合金颗粒与CNFs之间的相分离问题，提高复合电极的纤维结构完整性。重要的是，当Cu（Ac）2的含量控制在1.0mmol时，SnCu-SiO2@CNFs-1.0复合电极的电化学性能得以增强，其中电极的放电比容量不仅在100次循环后达到501.8mAh/g，而且当电流密度突然恢复到100mA/g时倍率循环后的对应值仍保持在467.4mAh/g。此外，SnCu-SiO2@CNFs-1.0电极在室温下具有约1.58×10-16cm2/s的增强Li+扩散系数和568.9Ωcm2/s0.5的高Warburg系数。增强的电化学性能部分归因于CNFs基体对Sn-Cu合金颗粒的完全封装，部分归因于整体电子电导率的提高。此外，柔性导电CNFs基体和稳定的Cu6Sn5相可以共同适应充电/放电过程中电极的体积变化。因此，将Sn-Cu合金颗粒封装到CNFs中的简便策略有望为储能用合金负极提供一些前瞻性指导。

图1.SnCu-SiO2@CNFs的制备过程示意图

图2.SnCu@CNFs（a,b）、SnCu-SiO2@CNFs-0.5（c,d）、SnCu-SiO2@CNFs-1.0（e,f）和SnCu-SiO2@CNFs-1.5（g,h）复合纳米纤维的SEM图像，SnCu-SiO2@CNFs-1.0复合纳米纤维中C、N、O、Cu、Sn和Si元素的EDS映射图像（i）

图3.碳化过程中SiO2对所制备复合纳米纤维的抑制效果对比图

图4.SnCu@CNFs、SnCu-SiO2@CNFs-0.5、SnCu-SiO2@CNFs-1.0和SnCu-SiO2@CNFs-1.5复合纳米纤维的XRD图谱（a）；CNFs、SnCu@CNFs和SnCu-SiO2@CNFs-1.0复合纳米纤维的拉曼光谱（b）

图5.SnCu-SiO2@CNFs-1.0复合纳米纤维的XPS全扫描光谱（a），以及Sn3d（b）、Cu2p（c）、O1s（d）、Si2p（e）、C1s（f）和N1s（g）的高分辨率光谱

图6.SnCu@CNFs、SnCu-SiO2@CNFs-0.5、SnCu-SiO2@CNFs-1.0和SnCu-SiO2@CNFs-1.5电极在100mA/g下循环100次的循环性能（a）；SnCu@CNFs和SnCu-SiO2@CNFs-1.0电极在100-2000mA/g的不同电流密度下的倍率性能（b）；SnCu-SiO2@CNFs-1.0（c）和SnCu@CNFs（d）电极在100mA/g下的恒电流放电和充电曲线

图7.SnCu-SiO2@CNFs-1.0（a）和SnCu@CNFs（b）电极在0.01-3.00V电压范围内于0.1mV/s下的CV曲线

图8.SnCu@CNFs和SnCu-SiO2@CNFs-1.0电极的GITT曲线（a）；SnCu@CNFs（b）和SnCu-SiO2@CNFs-1.0（c）电极在锂化和脱锂过程中的DLi+

图9.SnCu@CNFs（a,b）和SnCu-SiO2@CNFs-1.0（c,d）电极在100mA/g下循环100次前后的SEM照片，（e）循环前后SnCu-SiO2@CNFs-1.0电极的XRD对比图

图10.SnCu@CNFs、SnCu-SiO2@CNFs-0.5、SnCu-SiO2@CNFs-1.0和SnCu-SiO2@CNFs-1.5电极的奈奎斯特图（a），低频范围内Z′与ω-1/2的相应拟合曲线（b）