標準物理吸附儀上的微孔炭陽極表徵

微孔炭的表徵正迅速成為對未來電池行業至關重要，但標準的N₂ 氣體吸附分析往往不足。要獲得準確的見解，需要雙探針方法。

繼續閱讀以了解具有雙氣體吸附能力的儀器，如來自Micromeritics的TriStar II Plus，如何提供這些微孔材料中中孔和微孔的完整視圖。

為什麼電池製造商需要微孔炭？

矽-碳（Si-C）陽極和鈉離子電池正在快速發展。它們回答了石墨電極達到技術極限、鋰和鈷供應稀缺、供應鏈不穩定以及以更低成本提供更高能量密度的壓力。而這兩種技術都依賴於微孔炭材料。

為什麼？微孔性為矽-碳（Si-C）陽極中的矽沉積提供了強有力的緩衝，並在鈉離子電池中實現高效的離子嵌入。生物質衍生的微孔炭還有助於降低成本和減少環境足跡。

這一切意味著微孔炭正在迅速成為未來電池行業的關鍵——可靠的微孔表徵技術也是如此。

使用雙氣體等溫線表徵廣泛的孔徑範圍

當表徵最微小的微孔時，標準的N₂氣體吸附儀常常不足。由於缺乏低壓變送器，超低壓區域無法進入，最窄的微孔被掩蓋。這可能導致電池性能不佳，批次不一致和重要資源浪費。為防止這種情況，Micromeritics TriStar II Plus 3030提供了在多種氣體吸附選項之間輕鬆切換的功能：

• 氮氣（N₂）吸附，可廣泛觀察中孔和較大的微孔
• 二氧化碳（CO₂）在273 K的吸附，更高效地探測較小的孔徑。因為CO₂比N₂更小且更線性，它能擴散到狹窄的孔中。在273 K時，這種擴散更快

除此之外，非局部密度泛函理論（NLDFT）模型可精確確定這一廣泛孔徑範圍內的微孔孔徑分佈。相較於簡單的BET估算，您還可以更準確地計算累積比表面積。

我們如何在TriStar II Plus 3030上分析生物質衍生的微孔硬炭陽極

我們通過在TriStar II Plus 3030上分析一種生物質衍生的硬炭陽極材料來檢驗這些功能。

N₂吸附等溫線指示存在微孔和20-30 Å的中孔。但正如預期，NLDFT等溫線的孔徑分佈分析並未顯示小於9 Å的孔。

雙氣體NLDFT高級孔徑分佈（PSD）方法，使用N₂和CO₂等溫線，提供了完整的圖景。它顯示出低至3.578 Å 的孔，展示了微孔和中孔範圍的全部孔徑分佈。

隨著比表面積達到1525 m²/g，案例研究顯示出該生物質衍生的碳是高硅含量陽極的理想前驅體，為廢物回收和提高比容量提供了機會。

我們的建議：使用像 TriStar II Plus 3030這樣的儀器，具備多種氣體選項並能在氣體間輕鬆切換，以站在Si-C陽極和鈉離子電池發展的前沿。本文方法為測量您的微孔陽極材料中的孔體積、表面積和孔徑分佈提供了一種可靠的方法。

下載我們的應用說明，了解如何在TriStar II Plus 3030上分析生物質衍生的微孔硬炭陽極的全部詳細信息。