DOI: 10.1016/j.jallcom.2023.169397

新一代可穿戴电子设备的开发需要具有高功率密度、长期循环性以及优异柔性和机械稳定性的电源，这有利于增强柔性设备在使用过程中的耐久性。在此，本研究通过静电纺丝和随后的热处理工艺开发了一种制备柔性自支撑纳米纤维膜的新策略，该膜由嵌入高度分散CoFe₂O₄纳米粒子的一维（1D）N掺杂碳纳米纤维组成（表示为CFO@NCFM），制备的样品呈现出独特的分层结构，含零维CFO@洋葱状碳纳米球和交联三维（3D）纤维网络。具有高理论容量的纳米级CFO颗粒与具有互连3D开放微结构的N掺杂碳纳米纤维导电骨架的合理组合有助于电解质牢固渗透到电极中，提高电极的整体电导率，缩短Li⁺离子的扩散路径，并缓冲锂化/脱锂过程中活性材料的体积变化。因此，优化的CFO@NCFM表现出相对较高的电化学可逆容量（100次循环后在100mA/g下为611.4mAh/g）和良好的循环稳定性以及令人满意的倍率性能。

图1.（a）CFO@NCFM的静电纺丝制备过程示意图。（b）CFO@NCFM的柔性演示。

图2.（a）CFO@NCFM-550、CFO@NCFM-600、CFO@NCFM-700和NCFM的XRD图谱和（b）拉曼光谱。

图3.（a）CFO@NCFM-600的XPS全扫描光谱以及（b）Fe2p、（c）Co2p和（d）C1s的相应高分辨率光谱。

图4.（a,d,g）CFO@NCFM-550、（b,e,h）CFO@NCFM-600和（c,f,i）CFO@NCFM-700的FESEM图像和直径分布。

图5.（a）CFO@NCFM-550、（b）CFO@NCFM-600和（c）CFO@NCFM-700的TEM图像。（d,e）CFO@NCFM-600的HRTEM图像，（f）SAED模式和（g-k）元素映射。

图6.电化学性能：（a）CFO@NCFM-600电极的CV曲线，（b）CFO@NCFM-600电极在100mA/g下的第1、第2、第20、第50和第100次恒电流锂化/脱锂，（c）100mA/g时的循环性能和库仑效率，以及（d）CFO@NCFM-550、CFO@NCFM-600、CFO@NCFM-700和NCFM电极的倍率性能。

图7.（a）CFO@NCFM-550、CFO@NCFM-600和CFO@NCFM-700电极的电化学阻抗谱分析，插图为匹配的等效电路；（b）低频区阻抗Zre与ω-1/2的关系图。

图8.CFO@NCFM电极中的锂嵌入/提取过程示意图。

图9.（a）CFO@NCFM-600在100mA/g下进行第100次锂化/脱锂后的FESEM和（b）TEM图像。