Micromeritics 麥克儀器硬碳/硅碳孔隙表征解決方案

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極材料。

無論是硬碳還是硅碳，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（<2 nm）,甚至是超微孔級別（<1 nm）。有時，僅僅采用氮氣吸附并不能完整表征此類材料豐富的孔隙信息。

針對硬碳和硅碳材料氮氣吸附等溫線的特點，Micromeritics 給出了如下解決方案。

孔隙表征解決方案

1. 對于 I 型氮氣吸附等溫線硬碳/硅碳材料（如多孔生物質(zhì)衍生類碳）

圖1. I 型氮氣吸附等溫線硬碳/硅碳

若碳表面極性官能團少，采用 CO₂+N₂ 吸附分析。若碳表面極性官能團多，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. 對于II型氮氣吸附等溫線硬碳/硅碳材料（如樹脂衍生類碳）

圖3. II 型氮氣吸附等溫線硬碳/硅碳

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

圖4. 超微孔負極H2+N2和CO2+N2的孔徑分布結(jié)果一致

結(jié)論

常規(guī)氮氣吸附和其孔徑分布分析模型已經(jīng)不能滿足具有復雜微孔，甚至超微孔結(jié)構(gòu)的硬碳和硅碳負極材料孔隙信息的表征。利用 Micromeritics 開發(fā)的多種探針分子氣體和其專業(yè)的 HS-2D-NLDFT 模型則能很好的彌補缺失的孔隙信息。

想了解更多專業(yè)內(nèi)容，以及我們的表征解決方案，歡迎報名參加本周的網(wǎng)絡研討會！

時間：

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、化學活性和流動性的全球高性能設備生產(chǎn)商。我們能夠提供一系列行業(yè)前沿的技術，包括比重密度法、吸附、動態(tài)化學吸附、壓汞技術、粉末流變技術、催化劑活性檢測和粒徑測定。

公司在美國、英國和西班牙均設立了研發(fā)和生產(chǎn)基地，并在美洲、歐洲和亞洲設有直銷和服務業(yè)務。Micromeritics 的產(chǎn)品是全球具有創(chuàng)新力的企業(yè)、政府和學術機構(gòu)旗下 10,000 多個實驗室的優(yōu)選儀器。我們擁有專業(yè)的科學家隊伍和響應迅速的支持團隊，他們能夠?qū)?Micromeritics 技術應用于各種要求嚴苛的應用中，助力客戶取得成功。