滿足高容量儲能需求的鋰硫（Li-S）電池受到人們越來越多的關注。然而，大多數應用于電極的基材很難同時具備較高的電導率和完全覆蓋的吸附-催化協同效應。在本研究中，結合靜電紡絲和水熱法制備了鐵基尖晶石CoFe2O4（CFO）負載氮摻雜碳納米纖維（CFONC）復合膜，并將其應用于以Li2S6為正極電解質且無粘合劑的Li-S電池。得益于CFO豐富的活性位點，多硫化鋰在氧化還原反應中的催化性能得到了改善，S負載量為4.74mg的CFONC復合材料在0.2C時的初始放電容量為1096mAh/g。500次循環后的放電容量為681mAh/g，每個循環的容量衰減低至0.076％。即使當S負載量為7.11mg時，CFONC電池仍可提供6.1mAh的高初始容量，300次循環后保持為4.8mAh。結果表明，多功能CFONC復合材料可有效地化學錨定多硫化物并催化氧化還原反應，是未來大規模應用高性能鋰硫電池的可行策略。
圖1.CFONC的制備過程示意圖。
圖2.（a）所制備的NC和CFONC的XRD圖譜。CFONC的XPS光譜：（b）全掃描XPS光譜，（c）Fe2p區域，（d）Co2p區域，（e）O1s區域，以及（f）N1s區域。（g）NC和（h）CFONC的SEM圖像。（i）CFONC的TEM圖像和（j）HR-TEM圖像。（k）CFONC的元素分布。
圖3.12h后，空白、NC和CFONC在Li2S6溶液中的UV-Vis光譜。
圖4.（a）當掃描速率為0.1mV/s時，以NC和CFONC為正極的Li-S電池的循環伏安圖，（b）當電流密度為0.2C時的恒電流放電曲線，（c）正極和（d）負極電流峰的恒電位極化曲線，（e）正極和（f）負極反應的Tafel曲線。
圖5.（a）當S負載量為4.74mg，電流密度為0.2C時，以NC和CFONC為正極的Li-S電池的循環性能，（b）當S負載量為7.11mg，電流密度為0.2C時，該電池的額定容量和（c）循環性能。配備（d）CFONC/Li2S6和（e）NC/Li2S6電極的對稱電池的CV曲線。
圖6.（a）NC/Li2S6和（b）CFONC/Li2S6電極在各種電壓掃描速率下的CV曲線。（c）還原過程和（d）氧化過程的CV曲線峰值電流與掃描速率平方根的關系。在2.00V下進行恒電位放電時，（e）NC和（f）CFONC電流與時間的擬合曲線。
圖7.CFONC/Li2S6循環電極：（a）全掃描XPS光譜，（b）Fe2p區域，（c）Co2p區域，（d）O1s區域和（e）S2p區域的XPS光譜，（f）循環后CFONC的SEM圖像，電子輻照（g）0秒后，（h）5秒后和（i）10秒后CFONC循環電極的TEM圖像。（j）CFONC循環后的暗場圖像和（k）元素映射圖像。
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