DOI: 10.1021/acsami.2c11738

本工作采用静电纺丝技术制备了一种钛铁矿FeTiO3纳米粒子浸渍多孔多通道氮掺杂碳纳米纤维（NF-FTO）自支撑膜。所制备的NF-FTO薄膜具有高柔性，可以定制成合适的尺寸以组装到锂离子电池中。导电N掺杂碳基体的引入有助于提高固有的电子电导率，加速Li+扩散动力学。多孔结构和高度平行通道的构建有助于电解质通过孔隙向FTO颗粒转移，并缩短锂离子的传输路径。因此，自支撑电极在50mA/g时产生了718.5mAh/g的初始充电容量，在3A/g下的倍率性能高达410.4mAh/g，并且在3A/g下循环1500次后仍具有出色的循环性能，无容量衰减。通过原位X射线衍射和透射电子显微镜分析，确定了NF-FTO的反应机理为可逆转化反应。此外，组装的LiFePO4/NF-FTO全电池具有521mAh/g的初始放电容量和卓越的倍率性能。

图1.（a）FeTiO3纳米纤维的制备过程示意图。（b）NF-FTO的XRD图和（c）热重曲线。

图2.（a-c）NF-FTO的SEM图像和（d-f）TEM图像。（g）NF-FTO中Fe（黄色）、Ti（紫色）、O（红色）、C（蓝色）和N（绿色）的EDS映射。

图3.（a）NF-FTO的拉曼光谱。（b-e）XPS全扫描以及Ti2p、N1s和C1s的高分辨率光谱。（f）NF-FTO的N2吸附-解吸等温线和孔径分布（插图）。

图4.（a）NF-FTO在0.1mV/s时的CV曲线。（b）NF-FTO在50mA/g时的恒电流充放电曲线。（c）NF-FTO电极的倍率性能。（d）NF-FTO在不同充放电速率下的充电/放电曲线。NF-FTO在（e）100mA/g和（f）3A/g时的循环性能。

图5.（a）NF-FTO在0.3-10mV/s范围内的CV曲线。（b）峰值电流与扫描速率之间的对数线性关系。NF-FTO电极在（c）不同扫描速率和（d）6mV/s时的电容控制贡献。

图6.（a）第一次循环期间，NF-FTO电极在原始、完全放电和完全充电状态下的非原位XRD图谱。NF-FTO负极在（b）原始，（c）放电至0.01V，然后（d）充电至3.0V时的非原位TEM图像。

图7.（a）LiFePO4/NF-FTO全电池的示意图，（b）全电池在三个循环期间的充电/放电曲线，（c）全电池的倍率性能，（d）全电池在500mA/g时的循环性能。