不同前驱体多孔碳的压溃强度对比_苏州利电新能检测设备有限公司

不同前驱体多孔碳的压溃强度对比

利电 2026-08-07 | 阅读：62

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01、前言

硅负极因超高理论容量成为下一代电化学储能领域的核心候选材料，但充放电过程中高达300%的体积膨胀易导致电极开裂、粉化，严重制约循环稳定性。目前市面上第三代硅负极采用CVD工艺在多孔碳骨架上沉积硅负极，多孔碳作为承载硅相的骨架材料，性能直接决定硅负极服役寿命。常规多孔碳骨架来源有树脂、煤基、沥青基与生物基等。

不同的前驱体的多孔碳存在极大的差异性：孔隙结构不合理（孔径分布宽、孔壁薄弱）、压溃强度不足，难以缓冲硅膨胀应力，易出现骨架坍塌；同时硅 - 碳界面结合力弱，充放电循环中易发生硅颗粒脱落。针对这些问题，改性通常聚焦三大方向：一是优化孔隙结构（调控孔径大小与孔容占比，预留充足膨胀空间）；二是增强力学性能（提升树脂交联密度或添加纳米碳纤维等填料，强化碳壁承载能力）；三是改善界面结合（通过表面改性提升硅与碳骨架的相容性）。

本文针对生物基多孔碳A与树脂多孔碳B开展单颗粒压溃测试。

02、实验方案

1、测试设备：苏州利电的PMNS-100粉末压溃测试系统；

2、测试条件：选择粒径9~10μm的颗粒，进行0~50mN测试；

3、样品信息：其中A为生物基多孔碳，B为树脂基多孔碳B；

03、测试结果分析

图1：两个不同树脂材料的压溃力曲线

从图1中可以看出， A材料在弹性阶段短（位移 1~2μm 内）、曲线斜率小且存在明显波动（结构不均）。该测结果表明其孔隙分布无序、碳壁薄，可能导致硅初期膨胀时即发生塑性变形，应力集中点易引发骨架瞬间碎裂，电池容量快速衰减。B材料，弹性阶段长、曲线斜率大，失效时曲线平缓下降，且曲线平滑无波动说明其结构均匀。说明通过该改性刚手段，能分散颗粒内部局部压力，更加适配硅负极多次充放电的膨胀-收缩循环，且结构均匀性利于硅的均匀沉积，减少局部过度膨胀。

表1 ：两个不同材料的压溃力与压溃强度测试结果

图2 ：两个不同材料的压溃力与压溃强度测试结果

压溃力是材料在受压下发生失效的临界力值，根据以上压溃结果可知：树脂基多孔碳B其压溃力显著高于常见多孔碳树脂A。

04、结论

综上所述，本次压溃测试成功证实了两种不同前驱体的多孔碳耐压能力差异，为材料开发方向和应用拓展提供了有力依据。苏州利电也期望能给大家带来更多测试的帮助。