Page 127 - 《精细化工》2020年第8期

第 8 期 姚金环，等: 烧结温度对 Fe(OH) 3 胶体制备 Fe 2 O 3 材料储锂性能的影响 ·1625·

是因为随着电流密度的增大，电极极化增大，使得
电极材料的储锂性能变差。当电流密度从 5.0 A/g 重
新回到 0.5 A/g 时，4 种样品电极都有很好的充放电
恢复能力，其中 400 和 500 ℃烧结的样品电极表现
出较优的倍率性能。值得注意的是，400 ℃烧结的
样品电极较 500 ℃烧结的样品电极循环过程中容量
波动较大。因此，综合来看，500 ℃烧结的样品电
极的倍率性能最佳。当电流密度为 4.0 A/g 时仍有
352.3 mA·h/g 的放电比容量。图 5b~e 分别为 4 种烧
结温度下 Fe 2 O 3 样品电极在不同电流密度下第 1 次
倍率测试（循环 1~30 圈）时的充放电曲线。从充放
电曲线中可以看出，在 0.5 A/g 的电流密度下，4 种
样品电极都存在明显的充、放电平台，但是当电流
密度从 0.5 A/g 增加到 1.0 A/g 时，4 种样品的充、放
电平台逐渐缩短，其中 400 ℃烧结的样品电极变化
最明显，说明该材料极化程度大，500 ℃烧结的样
品电极极化程度相对较小，在 4.0 A/g 电流密度测试
时仍然有较明显的充、放电平台。

b—400 ℃；c—500 ℃；d—600 ℃；e—700 ℃
图 5 4 种烧结温度下样品电极的倍率性能图（a）及对应
的充放电曲线（b~e）
Fig. 5 Rate performances (a) and typical discharge/charge
curves (b~e) of four samples sintered at different
temperatures

图 6a~d 为 4 种烧结温度下样品电极在循环前和
在 1.0 A/g 电流密度下在全充电的状态下循环不同
圈数后的 Nyquist 图谱。循环之前，4 种样品电极都
是由两部分组成，即高频区的 1 个半圆和低频区的
1 条斜线组成。其中，高频区的半圆对应的是电荷
+
转移阻抗 R ct ，低频区的斜线代表的是 Li 扩散效应
[18]
引起的 Warburg 阻抗 W o 。不难发现，4 种样品在
循环前的 W o 近乎垂直，说明循环前电极材料并无
+
Li 的嵌入。当 4 种样品电极分别循环至 73 圈、
45 圈、300 圈和 154 圈之后，在高频区开始出现 2
个半圆，第 1 个半圆对应电极活性物质表面的 SEI
膜阻抗（R sf //CPE1），第 2 个半圆对应的是电极进行
电化学反应的电荷转移阻抗（R ct //CPE2） [19] ，在低
频区仍然有 Warburg 阻抗 W o 。分别采用图 6f 和图
6g 所示等效电路对循环前电极和循环后电极的
EIS 图谱进行拟合，图中 R e 、R sf 、R ct 、CPE 和 W
分别表示溶液电阻、SEI 膜电阻、电荷传递电阻、
常相位角原件和扩散阻抗。图 6e 是拟合得到的阻
抗值（R sf+ct ）。4 种样品的阻抗值 R sf+ct 总体呈现先
增大后减小的趋势。 4 种样 品分别在 73 圈
（154.0 Ω）、45 圈（114.6 Ω）、300 圈（172.4 Ω）
和 154 圈（91.7 Ω）出现阻抗最大值。循环至 450