Page 59 - 精细化工2020年第2期

第 2 期 王 珏，等: 石墨烯/SnO 2 /Si@PPy 复合材料的制备及电化学性能 ·261·

2.2 电化学性能分析 为 1171.69 和 667 mA·h/g，首次库伦效率为 56.93%。
2.2.1 负极材料的倍率性能 GSSP 负极的首次放电比容量和充电比容量分别为
图 6 是 GS 和 GSSP 负极的倍率性能曲线图。 1734 和 920.38 mA·h/g，首次库伦效率为 53.08%。

GSSP 负极的充放电比容量明显高于 GS 负极，而首
次库伦效率较低，这是由于充放电过程中形成 SEI
造成的容量的不可逆衰减。GSSP 负极在最初 5 次充
放电过程中比容量一直在逐渐减小，说明 GSSP 负
极形成 SEI 时 Si 不断裂化，需要一个较长时间形成
SEI 的过程。GS 负极形成 SEI 的时间较短，随着充
放电过程的不断进行，比容量也逐渐趋于稳定。这
说明 PPy 包覆层对 Si 起到了限制作用，阻止 Si 的
膨胀形成新的 SEI，因此容量保持稳定，库伦效率

也逐渐提高。GS 和 GSSP 负极在电流密度为 100、
图 6 负极材料的倍率性能 200、300、500 和 1000 mA/g，以及再次回到 100 mA/g
Fig. 6 Rate performance of anode materials
时的放电比容量平均值、充电比容量平均值以及比
GS 负极的首次放电比容量和充电比容量分别 容量保持率见表 1 和表 2。

表 1 GSSP 负极的平均比容量和平均比容量保持率
Table 1 Average specific capacity and average specific capacity retention rate of GSSP
电流密度/(mA/g)

100 200 300 500 1000 100 r
平均放电比容量/(mA·h/g) 948.44 763.96 722.52 698.91 657.99 802.02
平均充电比容量/(mA·h/g) 869.63 738.35 706.28 685.26 646.74 780.29
放电比容量保持率/% — 80.55 76.18 73.69 69.38 84.56
充电比容量保持率/% — 84.90 81.22 78.80 74.37 89.73
注：100 r 为电流密度再次回到 100 mA/g；—表示无意义数值，下同。

表 2 GS 负极的平均比容量和平均比容量保持率
Table 2 Average specific capacity and average specific capacity retention rate of GS
电流密度/(mA/g)

100 200 300 500 1000 100 r
平均放电比容量/(mA·h/g) 691.25 563.51 484.38 412.62 313.84 741.80
平均充电比容量/(mA·h/g) 655.66 548.92 476.33 405.21 307.13 732.70
放电比容量保持率/% — 81.52 70.07 59.69 45.40 107.31
充电比容量保持率/% — 83.72 72.65 61.80 46.84 111.75

从表 1 和表 2 可知，GSSP 负极在 1000 mA/g 2.2.2 负极材料的循环性能
时放电和充电的比容量保持率分别为 69.38%和 图 7 是 GSSP 负极在电流密度为 1000 mA/g 下
74.37%。这一项数值远高于 GS 负极的 45.40%和 的循环性能曲线图。由图 7 可见，在 1000 mA/g 时，
46.84%。说明 GSSP 负极与 GS 负极相比具有更优 GSSP 首次充放电比容量明显下降，放电和充电比容
异的倍率性能。而电流密度再次回到 100 mA/g 时， 量分别为 927.66 和 681.53 mA·h/g。这主要是由于未
GSSP 负极的放电和充电的比容量保持率分别为 活化的电极材料在大电流密度充放电循环下，Li 的
+
84.56%和 89.73%，这说明大电流充放电对于 GSSP 迁移速率较电子的传递速率慢，导致嵌锂-脱锂过程
负极比容量的影响较小。值得注意的是，GS 负极的 进行得不完全，使得首次充放电比容量较低。在前
电流密度再次回到 100 mA/g 时，与之前在 100 mA/g 100 次循环过程中，充放电比容量呈现先升高后逐
电流密度下的充放电比容量平均值相比，反而增至 渐降低的趋势，循环 100 次后充放电比容量逐渐降
741.80 和 732.70 mA·h/g。这主要是由于 GS 负极材 低。这主要是由于在前 100 次循环过程中，电极材
料的活化过程时间较长，在充放电过程中 GS 负极 料不断活化，充放电比容量逐渐增加，而电极材料
的比容量逐渐增加。 完全活化后，随着充放电循环地进行，电极材料逐