J. Alloys Compd.：Fe3O4納米粒子浸漬碳納米纖維的制備及其在鋰離子電池中的應用

DOI:10.1016/j.jallcom.2020.158045

電子紡織品的發展需要便攜式的能量存儲設備，而這些設備不能損害紡織品的舒適度和功能性。在這項工作中，通過將磁鐵礦納米粒子（Fe3O4-NPs）浸漬在靜電紡絲碳納米纖維（CNFs）上，制備出一種柔性碳電極作為鋰電池負極。通過拉曼光譜、熱重分析（TGA）、透射電子顯微鏡（TEM）和電化學技術對活性負極材料進行了表征。TEM圖像顯示，粒徑為32nm的Fe3O4納米粒子很好地吸附在約400nm的CNFs上。電化學測試表明，Fe3O4-NPs的存在改善了CNFs的電化學性能，實現了1146 mAh g-1的高初始放電容量，優于純CNFs的初始放電容量（480 mAh g-1）。而且，復合活性材料的庫侖效率（90％）更高。然而，由于Fe3O4-NPs的電子電導率較低，因此復合材料在高C率下的容量保持率略有降低。

圖1.（a）有無Fe3O4-NPs浸漬的CNFs的拉曼光譜。（b）CNFs和Fe3O4浸漬CNFs在空氣中的TGA。

圖2.（a）Fe3O4-NPs浸漬CNFs的TEM和（b）高分辨率TEM（HRTEM）圖像。（c）CNFs-Fe3O4紡織品的外觀。

圖3.（a）活性材料CNFs和CNFs-Fe3O4在0.3C（0.1 A g-1）下的充放電曲線。（b）庫侖效率。（c）活性物質在0.3C下的循環性能。

圖4.（a）CNFs和CNFs-Fe3O4活性材料在幾種放電C率下的容量保持率，在0.3C（0.1 A g-1）下充電。（b）CNFs和CNFs-Fe3O4活性材料在幾種掃描速率下的循環伏安圖。在一種掃描速率下重復三次，以證實測量的可重復性。

圖5.25次循環后，活性材料在0.01、1.5和3.0V電壓下（相對于Li/Li+）的奈奎斯特圖。（a）CNFs和（b）CNFs-Fe3O4。