什么是硬碳和硅碳

硬碳一般是指難以在高溫下發(fā)生石墨化的碳材料，其內(nèi)部一般呈現(xiàn)混亂的“紙牌屋”結(jié)構(gòu)。硬碳也是目前主流的鈉離子電池負(fù)極材料。

硅碳是指在多孔碳碳骨架里沉積納米硅顆粒的碳硅復(fù)合材料，利用硅的高能量密度，并結(jié)合碳材料的低充放電循環(huán)體積變化率，可作為新一代鋰離子負(fù)極材料。

無(wú)論是硬碳還是硅碳，其內(nèi)部均存在多孔結(jié)構(gòu)，這些孔隙尺度可以是微孔級(jí)（<2 nm）,甚至是超微孔級(jí)別（<1 nm）。有時(shí)，僅僅采用氮?dú)馕讲⒉荒芡暾碚鞔祟?lèi)材料豐富的孔隙信息。

針對(duì)硬碳和硅碳材料氮?dú)馕降葴鼐€(xiàn)的特點(diǎn)，Micromeritics 給出了如下解決方案。

孔隙表征解決方案

1. 對(duì)于 I 型氮?dú)馕降葴鼐€(xiàn)硬碳/硅碳材料（如多孔生物質(zhì)衍生類(lèi)碳）

圖1. I 型氮?dú)馕降葴鼐€(xiàn)硬碳/硅碳

若碳表面極性官能團(tuán)少，采用 CO₂+N₂ 吸附分析。若碳表面極性官能團(tuán)多，采用 O₂ 吸附分析。并選擇麥克的 HS-2D-NLDFT （優(yōu)于QSDFT）模型分析孔隙分布。

圖2. 氧氣吸附孔徑分布

2. 對(duì)于II型氮?dú)馕降葴鼐€(xiàn)硬碳/硅碳材料（如樹(shù)脂衍生類(lèi)碳）

圖3. II 型氮?dú)馕降葴鼐€(xiàn)硬碳/硅碳

建議使用 CO₂+N₂ 或 CO₂+O₂ 分析。若負(fù)極表面極性官能團(tuán)很多，可用 H₂+O₂ 分析。并選擇 Micromeritics 的 HS-2D-NLDFT 模型分析孔隙分布。

圖4. 超微孔負(fù)極H2+N2和CO2+N2的孔徑分布結(jié)果一致

結(jié)論

常規(guī)氮?dú)馕胶推淇讖椒植挤治瞿Ｐ鸵呀?jīng)不能滿(mǎn)足具有復(fù)雜微孔，甚至超微孔結(jié)構(gòu)的硬碳和硅碳負(fù)極材料孔隙信息的表征。利用 Micromeritics 開(kāi)發(fā)的多種探針?lè)肿託怏w和其專(zhuān)業(yè)的 HS-2D-NLDFT 模型則能很好的彌補(bǔ)缺失的孔隙信息。

想了解更多專(zhuān)業(yè)內(nèi)容，以及我們的表征解決方案，歡迎報(bào)名參加本周的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)！

時(shí)間：

2024年5月15日  周三 14:00--15:00

主題：

硬碳孔徑分布多氣體表征方案

關(guān)于我們

Micromeritics 是提供表征顆粒、粉體和多孔材料的物理性能、化學(xué)活性和流動(dòng)性的全球高性能設(shè)備生產(chǎn)商。我們能夠提供一系列行業(yè)前沿的技術(shù)，包括比重密度法、吸附、動(dòng)態(tài)化學(xué)吸附、壓汞技術(shù)、粉末流變技術(shù)、催化劑活性檢測(cè)和粒徑測(cè)定。

公司在美國(guó)、英國(guó)和西班牙均設(shè)立了研發(fā)和生產(chǎn)基地，并在美洲、歐洲和亞洲設(shè)有直銷(xiāo)和服務(wù)業(yè)務(wù)。Micromeritics 的產(chǎn)品是全球具有創(chuàng)新力的企業(yè)、政府和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)旗下 10,000 多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)選儀器。我們擁有專(zhuān)業(yè)的科學(xué)家隊(duì)伍和響應(yīng)迅速的支持團(tuán)隊(duì)，他們能夠?qū)?Micromeritics 技術(shù)應(yīng)用于各種要求嚴(yán)苛的應(yīng)用中，助力客戶(hù)取得成功。