【摘要】 负极材料的孔径分布是指不同孔径的孔在材料中的分布情况。

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随着电动汽车、移动设备等电子设备的普及，电池的性能和寿命成为了人们关注的焦点。在这些设备中，负极材料是电池的关键组成部分，其性能直接影响到电池的能量密度、充放电速率和循环寿命。而在负极材料的众多性能指标中，孔径分布是影响其性能的重要因素之一。

 

聚合物锂电池电极中孔径分布-源自网络

 

一、孔径分布与电化学性能

负极材料的孔径分布是指不同孔径的孔在材料中的分布情况。这些孔可以是闭孔、开孔或介孔。一般来说，具有较窄孔径分布的材料具有更好的电化学性能。

在电池充放电过程中，锂离子需要穿过负极材料的孔径。如果孔径过小，锂离子穿过时会受到较大的阻力，导致电池的充放电速率降低。相反，如果孔径过大，锂离子穿过时可能会在材料表面发生副反应，导致电池的循环寿命缩短。因此，合理的孔径分布可以平衡充放电速率和循环寿命，提高电池的整体性能。

 

二、影响孔径分布的因素

负极材料的孔径分布受到多种因素的影响，包括制备方法、原材料的性质和合成条件等。例如，采用物理或化学气相沉积方法制备的材料往往具有较窄的孔径分布，而采用球磨或化学合成方法制备的材料则可能具有较宽的孔径分布。

此外，原材料的性质和合成条件也会对孔径分布产生影响。例如，采用具有较高比表面积的原材料可以增加材料中的介孔数量，从而提高材料的电化学性能。而适当的合成条件可以控制材料的晶格结构和孔径大小，进而优化其电化学性能。

 

三、研究孔径分布的方法

研究负极材料的孔径分布需要借助专业的仪器设备。其中，最常用的设备是气体吸附仪和透射电子显微镜。通过气体吸附仪可以测量材料的比表面积和孔容等参数，进而分析材料的孔径分布情况。而透射电子显微镜则可以直接观察材料中的孔径大小和分布情况。

 

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孔径分布测试概念

是指多孔固体中孔道的形状和大小。孔其实是极不规则的，通常把它视作圆形而以其半径来表示孔的大小。

 

孔径分布测试原理

通过CP法可以实现粉末材料截面制备，可针对原始材料、循环前后极片中颗粒进行分析。结合SEM表征，能够分析材料内部的形貌如是否含有裂纹、气孔、孔隙等。

科学指南针-SEM自营设备

 

扫描电镜通过电子束轰击样品原子核后，样品可以吸收电子束能量到达激发态，激发态原子可以产生二次电子、背散射电子等，信号探测器对这些电子接收再进行处理成像，因为产生这些电子的区域主要为材料表层，可以依此观测样品微观表面的形貌，并测量其孔径大小。

 

孔径分布测试资料

电极材料的粒径和形貌可通过SEM测试观察，有助于系统研究颗粒尺寸及电化学性能的关系；离子电池负极材料主要分为碳基负极材料（使用多）、合金型负极材料 、金属氧化物负极材料。

 

测试适用范围

电池负极材料

 

孔径分布测试部分参考标准

  • GB/T 21650.3-2011压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度 第3部分:气体吸附法分析微孔。

  • ISO 15901-2:2022用汞孔隙率测定法和气体吸附法测定固体材料的孔径分布和孔隙率.第2部分:用气体吸附法分析纳米孔。

  • DIN 66139-2012孔径分析.孔径分布的再现。

  • JIS Z8831-3-2010固体材料的孔径分布和孔隙率.第3部分:用气体吸附法分析微孔。

  • BS ISO 15901-2:2007用水银孔率法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙率.用气体吸附法分析介孔和微孔。

 

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