Page 130 - 201808

·1378· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

叶变换红外光谱仪（FTIR）测定聚吡咯经微波处理 描电压范围 0.001~1.5 V，扫速为 0.03 mV/s。

前后的红外光谱。采用蓝电电池测试系统对电池进 2 结果与讨论
行恒流充放电测试，电压窗口为 0.01~1.5 V，电流
密度为 500 mA/g。采用电化学工作站测试电化学交 2.1 形貌及结构分析
流阻抗谱（EIS），测试频率范围 100 kHz~10 mHz， 图 2 是微波处理前后的聚吡咯以及制得的极片
交流电位振幅为 10 mV；循环伏安曲线（CV），扫 表面的扫描电镜照片。

a—微波处理前的聚吡咯；b—微波处理后的聚吡咯；c—内层极片表面；d—外层极片表面；e—单层极片断面；f—双层极片断面

图 2 样品的 SEM 图
Fig. 2 SEM images of samples

由图 2a、b 可以看出，制备的聚吡咯具有较为 尽，特征峰消失，由此可认为聚吡咯已经炭化，而
均一的线性结构，而微波处理后聚吡咯形成的碳材 聚吡咯的炭化可以在一定程度上避免其他活性基团
料基本保持了其原有的线性特征。图 2c 可以看到线 在锂离子电池工作过程中发生不必要的副反应。
型碳材料相互交叉排列形成的网状结构，直径在
0.5~5 μm 之间的硅颗粒均匀地嵌入网状结构中，这
样的网状结构可以为硅粉在充放电过程中产生的巨
大体积膨胀提供一定的缓冲空间，能在一定程度上
缓解多次充放电后的极片崩碎粉化。而由图 2d 可以
看出，经过外层涂覆后，极片表面看不到内层的结
构且片状颗粒之间的孔隙明显小于内层结构中的网
状孔隙，证明外涂层均匀但不致密的涂覆在了内层表
面，形成了一个壳层。图 2e 为单层极片断面，涂覆
厚度为 10.91 μm。从图 2f 中能看到一个双层的断面

结构，内层厚（10.91 μm）、外层薄（4.36 μm），外
层均匀地覆盖在内层表面。这样的双层结构能够更 图 3 聚吡咯用微波处理前后的红外光谱图
Fig. 3 FTIR spectra of polypyrrole before and after
大程度的缓解负极材料与集流体的脱离现象，内层
microwave treatment
聚吡咯网状结构为硅粉的膨胀提供缓冲空间，外层
石墨烯层阻止了负极材料碎裂后的脱落，使其即使 图 4a、b 分别为复合材料经微波处理后的 X 射
发生了粉碎仍然能与集流体保持接触。 线衍射及拉曼谱图。
图 3 为聚吡咯经微波处理前后的红外光谱图。 由图 4a 可以看出，经微波炭化处理的 Si/PPy
由图 3 可知，微波处理前聚吡咯有一系列的特征 复合材料在 2θ = 24°左右出现一个典型的无定形碳
–1
峰，包括在 1559 cm 处有吡咯环特征峰，1477 cm –1 宽峰，而在 2θ = 28.4°、47.2°、56.8°、69.3°、76.6°
–1
为==C—H 面内振动，1185 cm 为 C—N 的伸缩振 处为硅的特征峰。将其与纯硅、纯微波处理后聚吡
–1
动，920 cm 为—C—H 弯曲振动等 [28] 。经过微波处 咯的 X 射线衍射谱图进行对比，微波处理后的 Si/Ppy
理后，可观察到其中的含氮基团、含氧基团消失殆 复合材料的峰基本与前两者相符，表明微波处理