Page 199 - 《精细化工》2021年第11期

第 11 期 朱军峰，等: 锂离子电池正极材料 PTAm-GO 的制备及其电化学性能
抗谱图。高频区的半圆直径通常对应于电极材料表
面电荷转移电阻的大小，即锂离子经过固态电解质相
界面（SEI）膜时的界面阻抗，而低频区的斜线代表
质子在电解液中的扩散电阻，斜率越大，扩散速度越
快 [18] 。
图 8 PTAm 电极和 PTAm-GO 电极的交流阻抗谱图
Fig. 8 EIS of PTAm electrode and PTAm-GO electrode
由图 8 可知，PTAm 电极的电荷转移电阻为
179 Ω，而 PTAm-GO 电极的电荷转移电阻为 96 Ω，
远低于 PTAm 电极。另外，PTAm-GO 电极在低频区
的直线斜率更大，这说明 PTAm-GO 电极具有更好
的电荷转移能力。证明 GO 提供了更加强大的导电
网络，有利于增加复合材料的电荷转移效率，降低
电极材料的电阻，增强复合材料的导电性能
图 9 为 PTAm-GO 电极在电压范围 2.54.0 V、
+
扫速 5 mV/s（vs. Li/Li ）时的循环伏安曲线。
图 9 PTAm-GO 电极的循环伏安曲线
Fig. 9 Cyclic voltammetry curves of PTAm-GO electrode
由图 9 可见，在 3.52 和 3.68 V 出现还原峰和氧
化峰，分别对应于 PTAm 上氮氧自由基和氧铵阳离
子的氧化还原反应。经过 3 次充放电循环，循环伏
安曲线的峰形基本不变，还原峰和氧化峰的峰位置
也保持稳定，阳极的氧化电量与阴极的还原电量基
本相同，PTAm-GO 电极在氧化态和还原态循环中十
分稳定，并没有发生分子链断裂产生单个的自由基，
这说明 PTAm-GO 具有良好的氧化还原可逆性和循
·2345·
环稳定性。
PTAm-GO 电极的恒流充放电曲线见图 10。从
图 10 可知，PTAm-GO 电极在 200 mA/g 电流密度下
的首次放电比容量为 143 mA·h/g，在 3.52 和 3.68 V
附近有两个电压平台，分别对应循环伏安曲线中的
氧化峰和还原峰，进一步证明了复合电极上有氮氧
自由基结构。两个电压平台分别对应充电过程中氮
氧自由基氧化为对应的氧铵离子释放锂离子，放电
过程对应氧铵阳离子还原为氮氧自由基捕获锂离
子，从而形成了储能机制 [13] 。
图 10 PTAm-GO 在 200 mA/g 的充放电曲线
Fig. 10 Charge and discharge curves of PTAm-GO electrode
at a current density of 200 mA/g
[19] 。 图 11 为 PTAm-GO 电极在不同电流密度下的倍
率性能图。从图 11 可以看出，PTAm-GO 电极在 0.2、
0.5、1.0、5.0 A/g 电流密度下的比容量分别为 143、
131、116、105 mA·h/g，即使电流密度达到 20.0 A/g，
比容量也保持在 103 mA·h/g 左右，说明 PTAm-GO
电极在大电流放电下并没有溶解在电解质中，但在
0.2~ 1.0 A/g 下比容量下降较快，这可能是由于放电
过程中形成了 SEI 膜，消耗了大量不可逆的锂 [20] ，
从而导致比容量下降。整体而言，PTAm-GO 电极的
比容量和循环稳定性较好。
图 11 PTAm-GO 电极在不同电流密度下的倍率性能图
Fig. 11 Rate performance of PTAm-GO electrode at different
current density
图 12 为 PTAm-GO 电极和 PTAm 电极的充放电