理論上，硅具有10倍于碳材料的嵌鋰容量，且價格低廉，將硅與碳制備成復合硅碳負極，能夠把硅與碳的優(yōu)勢互補，提高鋰離子電池的能量密度。相比傳統(tǒng)的石墨負極，目前碳硅負極被認為是“下一代"鋰電負極材料，各大鋰電負極制造商都已經(jīng)開展布局碳硅負極材料。
電極材料的比表面信息對于鋰離子電池的電化學性能、工作性能等有著重要的意義。本文將分享硅碳負極比表面數(shù)據(jù)，對不同的負極材料一探究竟。
根據(jù)不同工藝方法制備的硅碳負極，其比表面的大小也相差巨大，硅碳負極顆粒的比表面可以小于1m2/g，而有些可以大于100m2/g。Micromeritics亞太演示實驗室近期測試了市面上某硅碳負極材料的兩種樣品，使用Tristar II Plus比表面積與孔徑分析儀對該樣品在液氮（77K）溫度下進行了氮氣物理吸附實驗。
圖1：樣品1在相對壓力0.05-0.3區(qū)間的吸附等溫線
圖2：樣品2在相對壓力0.05-0.3區(qū)間的吸附等溫線
使用Tristar II Plus比表面積與孔徑分析儀分別對兩個硅碳負極樣品進行了6輪測試。通過77K下氮氣的吸附以及在相對壓力（P/P0）為0.05-0.3范圍內(nèi)的等溫線數(shù)據(jù)，結(jié)合6點BET方法可以快速計算得到這2個樣品的BET比表面數(shù)值。
以上兩個硅碳負極樣品脫氣條件為：200度下2小時真空脫氣。測試樣品管口徑為3/8英寸，使用了填充棒降低樣品管背景空間以提高信噪比。
由表1可見，兩個硅碳負極樣品的比表面不大，均在2左右且相當接近。Tristar II Plus比表面積與孔徑分析儀對2個樣品分別6輪測試結(jié)果的平行性很好，重復性很高，相對標準差均小于千分之五。使用77K氮氣吸附，在相對壓力0.05-0.3的范圍內(nèi)，通過6點BET方法，可以很穩(wěn)定的精確計算出低比表硅碳負極材料的比表面數(shù)值。
另外，從等溫線數(shù)據(jù)可以看出，兩個樣品在相對壓力為0.1處的累計吸附量很小，均不到0.6 cc/g（STP）。一般來說，當相對壓力達到0.1時，微孔填充已經(jīng)達到飽和，所以在相對壓力為0.1處較低的累計吸附量可能預示著材料不含或含有很少的微孔，結(jié)合兩個樣品較低的比表面積，粗略判斷兩個硅碳負極樣品為大孔或無孔材料。如果需要對孔徑大小作準確的判斷，建議可以對材料做完整的吸脫附等溫線，從而得到完整的孔徑分布。
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