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第 6 期 程 序，等: Si/VGCF 复合材料的储锂性能 ·1189·

平台，还需采取其他措施来改善循环性能。图 4b 为 可见 Si/VGCF-3 电极体积效应的改善最为明显，这
Si/VGCF-3、Si/Super P、Si/AB 和 Si/BP2000 电极的 主要得益于电极的框架结构、电导网络及 VGCF 优
倍率性能曲线。可以看到，Si/VGCF-3 电极具有最 异的机械强度。
好的倍率性能，当电流密度达到 2 A/g 时，其比容
量为 802.9 mA·h/g，远高于其他复合电极，尤其是
经过高电流密度下充放电循环后再回到 200 mA/g
时，Si/VGCF-3 电极依然可恢复到较高的容量水平。

表 1 不同碳材料和复合材料的物理参数
Table 1 Physical parameters of different carbon and
composite materials
2
样品 电阻率/(Ω·cm) 比表面积/(m ·g) 平均孔半径/nm
Super P 0.277 75.88 6.93
AB 0.411 54.55 7.81
BP2000 0.888 890.60 2.20
VGCF 0.293 18.82 10.35
Si/Super P 2.658 53.00 9.72
Si/AB 2.994 38.14 12.10
Si/BP2000 3.951 407.10 9.20
Si/VGCF-3 1.019 23.24 46.30

图 5 不同碳材制备的硅碳电极循环前后的电极截面
SEM 图
Fig. 5 SEM images of electrode cross section of the four
samples before cycling and after 100 cycles at
0.5 A/g

图 6 为不同碳材制备的硅碳电极的交流阻抗图
谱，电极在 500 mA/g 电流密度下充放电循环 20 圈
–1
5
后测量，频率范围为 1.0×10 ~1.0×10 Hz。由图 6
可知，4 个电极的交流阻抗图均由高频区和中频区

图 4 不同碳材制备的复合电极的（a）循环性能和（b）
倍率性能
Fig. 4 (a) Cycling performance at 0.5 A/g and (b) rate
performance of the four samples

图 5 为不同碳材制备的复合电极充放电前和
500 mA/g 下循环 100 次后电极截面的 SEM 图。可

以看到，循环后的电极厚度发生不同程度的变化， 图 6 硅碳复合电极的交流阻抗图谱
循环后 Si/BP2000、Si/AB、Si/Super P、Si/VGCF-3 Fig. 6 Electrochemical impedance spectroscopy profiles of
电极厚度增大的倍数分别为 8.33、6.48、2.53 和 2.00， the four samples