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·1380· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

环 15 次后降至 220.6 mA•h/g。可以看出，纯硅负极
的比容量随电流密度的增大而迅速降低，且在电流
密度重新降低时有很大的不可逆容量损失。微波前
和微波后 PPy/Si 复合材料的倍率性能与纯硅负极
相比有一定的改善，但在电流密度重新降低时能恢
复的容量有限。双层结构负极的可逆比容量对应不
同 的电流密 度分别为 1281.7 、 894.4 、 688.1 和
604.4 mA•h/g，在最后的 15 个循环周期中，电流密
度回到 500 mA/g，第 75 次时双层结构负极的可逆
比容量为 760.4 mA•h/g。显然，双层结构负极在大

图 6 各负极材料的循环-比容量曲线 倍率条件下表现出了良好的循环稳定性，说明锂离
Fig. 6 Cyclic specific capacity curve of different anode 子能够良好地迁移，活性物质与集流体仍能保持良
materials
好的电接触，在充放电过程中由于体积膨胀而引起
改善，说明单纯的混合聚吡咯和微米硅无法显著提 的碎裂得到了有效的控制。此外，在不同电流密度下
高循环寿命。微波处理后的 Si/PPy 复合材料循环 100 双层结构负极的库仑效率也比另外 3 组负极更稳定。
次后的容量衰减较之纯硅和微波前 Si/PPy 材料已经 2.2.4 循环伏安（CV）曲线
有一定的改善，但是下降趋势仍然明显，不足以缓
图 8a、b 分别为纯硅负极和双层结构负极前 3
解硅材料的体积膨胀问题。双层结构负极的首次不
次的循环伏安曲线，扫速为 0.3 mV/s。
可逆损失有所减小，并且在随后的循环过程中循环
曲线比另外 3 组曲线平稳，呈现缓慢的下降趋势，
第 100 次的比容量由初始时的 1890.8 mA•h/g 降为
829.6 mA•h/g，容量保持率为 43.9%，相比循环 100
次后的纯硅和 Si/PPy 负极材料的容量保持率分别同
比提高了 34.4%和 13.1%，循环寿命有显著的提高。
2.2.3 阶梯循环曲线
图 7 为各负极材料在不同电流密度下的循环比
容量及效率性能。

图 7 各负极材料的阶梯循环曲线
Fig. 7 Ladder cyclic curves of different anode materials

如图 7 所示，电压范围为 0.01~1.5 V，电流密 a—纯硅负极；b—双层结构负极

度每循环 15 次改变一次，从 500 mA/g 逐渐增加到 图 8 样品前 3 次的循环伏安曲线
Fig. 8 First three-cycle cyclic voltammetry curves of
2000 mA/g 之后再恢复到 500 mA/g，纯硅负极的可 samples
逆比容量发生了较大的波动，分别从 1194.3 mA•h/g
到 616.7 mA•h/g 再到 458.3 mA•h/g，在第 60 次时 从图 8a、b 的首次放电曲线中均能看到在
比容量仅为 141.5 mA•h/g，当电流密度恢复到 500 0.5~0.8 V 处有一个宽峰，而这个宽峰在随后的循环
mA/g 时，可逆比容量恢复到 400.6 mA•h/g，继续循 过程中消失。这主要是由于在首次放电过程中伴随