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负极材料的合理结构设计对锂离子电池（LIB）的性能起着至关重要的作用。在本研究中，通过静电纺丝技术结合可控的热解制备了一种新型的一维碳基阳极材料，该材料由均匀锚固在多孔氮掺杂碳纳米棒上的超细中空FexOy纳米粒子（NPs）组成（表示为FexOy

PN-CNR）。

在Kirkendall型扩散作用下，Fe3C转化为中空FexOy纳米粒子。这种独特的结构可以有效地防止氧化铁纳米粒子的聚集、溶解和粉碎，从而保持电极的结构完整性。此外，它还提供了一个连接的分层导电网络，其中氮掺杂用于电子传输，并为快速Li+扩散提供丰富的可访问多孔通道。结果表明，所制备的FexOy

PN-CNR复合材料作为LIBs的阳极在mAg-1下的次循环期间，可提供.6mAhg-1的超高可逆比容量。值得注意的是，即使以mAg-1的大速率运行，也能获得稳定的循环寿命（次循环后为mAhg-1，库仑效率接近％）。本研究为制备具有优异电化学性能的纳米结构阳极材料提供了一种有前途的策略。

图1.多孔氮掺杂FexOy

PN-CNR的制备示意图，通过简单的静电纺丝和多步热处理原位生长空心氧化铁纳米粒子并形成介孔。（b）多孔FexOy

PN-CNR的XRD图谱；（c）Fe3C

CNF和FexOy

PN-CNR的拉曼光谱和（d）TGA曲线。

图2.（a）FexOy

PN-CNR的高分辨率XPS光谱：（a）全XPS光谱，（b）Fe2p，（c）C1s和（d）N1s。

图3.（a），（b）Fe3C

CNF得SEM图像，（e），（f）TEM和HRTEM图像（图（e）的插图）；（c），（d）FexOy

PN-CNR的SEM图像，（g），（h）TEM和HRTEM图像（图（g）的插图）。蓝色圆圈表示多孔结构特征和Fe3C/FexOy纳米颗粒。（i）-（m）FexOy

PN-CNR的TEM（HAADFCONFe）元素映射。

图4.所制备的LIB阳极复合材料的电化学表征。（a）FexOy

PN-CNR前5个循环的CV曲线，扫描速率为0.5mVs-1；（b）FexOy

PN-CNR在mAg-1下的恒流充电/放电曲线；（c）FexOy

PN-CNR，FexOy

CNF，N-CNF和Fe2O3电极在-mAg-1的各种电流密度下连续循环时的速率性能；（d）FexOy

PN-CNRs电极在0.1-mAg-1的各种电流密度下的恒电流充电/放电曲线；（e）FexOy

PN-CNR，FexOy

CNF，N-CNF和Fe2O3在mAg-1下的高循环性能。

图5.（a）FexOy

PN-CNR电极在0和mAg-1高电流密度下的长循环性能；（b）FexOy

PN-CNR，FexOy

CNF，N-CNF和Fe2O3电极的奈奎斯特曲线，（c）Zre与ω-1/2图；插图显示了它们相应的等效电路；（d）FexOy

PN-CNR电极在mAg-1下的第、第次循环前后的奈奎斯特曲线。

图6.（a）FexOy

PN-CNR在0.1到2mVs-1的各种扫描速率下得CV曲线；（b）根据对数峰值电流和对数扫描速率之间的关系计算b值；（c）在1mVs-1下FexOy

PN-CNR电极中容性电流和扩散电流的分离；（d）不同扫描速率下电容过程的贡献。

图7.（a）锂离子嵌入过程中FexOy

PN-CNR的拟议模型；（b）FexOy

PN-CNR复合材料中吡咯N、石墨N和吡啶N的示意图。（c）本工作中的材料与先前文献中基于氧化铁的材料的倍率性能比较。

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