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當前，商業(yè)化鋰離子電池大多以石墨作為負極材料，其理論比容量為372mAh/g，目前市面上實際使用容量已經(jīng)開發(fā)至360mAh/g，能量密度提升已然觸及瓶頸。與之相比，硅基材料的理論比容量高達4200mAh/g，遠超石墨，應用前景極為廣闊，被視作新一代鋰電負極材料。 但是，在鋰電池充放電過程中，硅碳負極材料會出現(xiàn)較為顯著的體積膨脹與收縮現(xiàn)象，這極有可能致使電極材料結構遭受破壞，例如顆粒破碎、粉化，甚至與集流體脫離等問題。通過對硅碳材料壓潰性能的驗證，能夠清晰了解其在承受一定壓力時的抵抗能力以及結構變化狀況，進而判斷該材料在電池循環(huán)過程中的穩(wěn)定性。這不僅有助于優(yōu)化材料的制備工藝，還能對電極結構設計加以改進，從而提升電池的循環(huán)壽命與安全性。 為對硅碳材料的壓潰性能展開驗證，本次研究選取不同的硅碳粉末開展壓潰性能測試。 2.1 測試設備：采用蘇州利電的粉末壓潰測試系統(tǒng)，對不同硅碳粉末的耐壓性能進行測定與評估； 2.2 不同硅碳粉末測試：選取3種不同的硅碳粉末，選擇粒徑在7~8μm左右的顆粒進行測試。
圖1：不同硅碳粉末耐壓性能應力應變曲線&散點圖
圖2：樣品壓潰前后圖片
分析：由散點圖可知，3款硅碳粉末在壓潰過程中表現(xiàn)出明顯差異，且壓潰力大小呈現(xiàn)為：SiC-3 > SiC-2> SiC-1。
測試結果表明，不同硅碳材料在耐壓性方面存在顯著區(qū)別。擁有良好的壓潰性能，意味著材料在壓實后仍可維持較為理想的孔隙結構與離子通道，這對于鋰離子在電極中的擴散和傳輸極為有利，進而能夠提升電池的充放電效率與倍率性能，對于實現(xiàn)高能量密度電池的快速充放電意義重大。
