不同多孔碳材料的抗压性能对比_苏州利电新能检测设备有限公司

不同多孔碳材料的抗压性能对比

利电 2025-04-21 | 阅读：18

01、前言

在锂电池的微观世界中，多孔碳材料正以独特的结构优势重塑能量存储的边界。其内部交织的纳米孔道如同立体交通网，为锂离子搭建出快速迁移的专用通道；高比表面积特性则像一座座"离子仓库"，显著提升电极材料的载流能力。作为负极材料时，这种多级孔隙体系既能缓冲充放电带来的体积变化，又通过表面化学修饰形成稳定界面，使电池循环寿命实现质的飞跃。在锂硫正极领域，多孔碳构建的三维导电骨架不仅支撑起活性物质的高效利用，更能通过物理吸附和化学键合双重机制，有效抑制锂硫电池中的"穿梭效应"。随着材料设计与制备工艺的持续突破，这种兼具结构韧性与功能可调性的碳基材料，正在为高安全、长寿命、快充型锂电池的迭代注入核心动能。

在锂电池持续充放电的循环中，多孔碳材料需要承受电极反复膨胀/收缩带来的机械应力。单颗粒的抗压强度，恰似支撑微观结构的"承重梁"——若机械性能不足，孔道可能在循环中坍塌，导致锂离子传输路径中断、导电网络破坏，进而引发容量骤降甚至电池失效。通过精准调控孔隙率（如优化微孔与介孔比例）和碳骨架结晶度（如引入石墨化纳米域），可赋予材料"刚柔并济"的特性：既能维持高比表面积的储能优势，又能抵御电极组装时的碾压应力和长循环中的疲劳损伤。这一特性的突破，或将成为破解高镍正极膨胀难题、开发硅碳负极稳定体系的关键切口，为下一代高能量密度电池的工程化应用铺平道路。

为探究多孔碳的抗压性能，本次实验采用苏州利电的粉末压溃测试系统，对三款不同的多孔碳样品进行测试。

02、测试方案

测试样品：多孔碳；

测试原理：挑选粒径在5-6μm的单个颗粒进行加压测试；

03、测试结果分析

图1：三款多孔碳粉末样品耐压性能应力应变曲线&散点图

图2：样品压溃前后图片

由散点图可知，3款多孔碳粉末在压溃过程中表现出一定差异，且压溃力大小分布呈现为样品③ >样品②>样品①。颗粒在被压缩初期发生弹塑性形变，颗粒表现出一定的弹性行为。当颗粒被压缩到破碎时，我们称此时达到颗粒的压溃点，此时对应的应力值我们称为颗粒的压溃力，表示颗粒在该应力值情况下被压溃或者失效。此后，由于颗粒破碎释放了大部分的内应力，应力值迅速下降，直至压头将颗粒和载玻片压贴合。此时，相当于压头压到载玻片（基底），后端曲线又以一定规律上升。

04、结论

测试多孔碳单颗粒压溃强度不仅是材料力学性能的基础研究手段，更是连接材料设计、工艺优化与实际应用的关键环节。通过这一指标，研究人员和工程师能够更全面地理解材料的失效边界，为高性能多孔碳的开发和应用提供科学依据。