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硅材料在不同粒徑梯度下的抗壓性能對(duì)比

利電 2025-07-04 | 閱讀：373

01、前言

硅是地殼中含量第二豐富的元素，儲(chǔ)量豐富且成本相對(duì)較低。以硅為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)高性能電池材料，有利于降低電池成本，推動(dòng)新能源電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此硅在新能源電池領(lǐng)域具有重要的研究意義。首先，與傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料相比，硅的理論比容量更高，這意味著使用硅作為負(fù)極材料的電池，在相同質(zhì)量或體積下能夠存儲(chǔ)更多的電能，從而提升電池的能量密度。其次，在可再生能源儲(chǔ)能等多個(gè)領(lǐng)域，硅基電池中較高的能量密度可以使儲(chǔ)能系統(tǒng)在有限的空間內(nèi)存儲(chǔ)更多的電能，提高儲(chǔ)能效率。所以，近年來(lái)科研人員不斷探索新的材料制備技術(shù)、電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電池制造工藝，力求推動(dòng)硅基負(fù)極材料的發(fā)展，拓寬更多應(yīng)用領(lǐng)域。本文為探究硅材料的抗壓性能，采用蘇州利電的粉末壓潰測(cè)試系統(tǒng)PMNS-100（設(shè)備圖如下所示），對(duì)相同材料不同粒徑的硅樣品進(jìn)行測(cè)試。

02、測(cè)試方案

①測(cè)試樣品：硅；

②測(cè)試參數(shù)：粒徑大小D50：5μm；D90：10μm；

測(cè)試模式：加壓模式0-50mN，速率：1μm/s。

03、測(cè)試結(jié)果分析

圖1：不同粒徑梯度下的硅樣品的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖

圖2：樣品壓潰前后圖片&壓潰力散點(diǎn)匯總圖

由壓潰力散點(diǎn)圖可知，不同粒徑梯度下的硅粉末樣品在壓潰過(guò)程中表現(xiàn)出一定差異，取D50為5μm進(jìn)行測(cè)試，Si樣品壓潰力均值為35mN左右；取D90為10μm進(jìn)行測(cè)試，Si樣品壓潰力均值為43mN左右，壓潰力大小分布呈現(xiàn)為Si（D90）>Si（D50），可知該工藝下的Si樣品，大粒徑顆粒比小粒徑更耐壓，表現(xiàn)出更好的抗壓性。

04、結(jié)論

顆粒的抗壓性與電芯循環(huán)穩(wěn)定性、容量保持率等性能具有密切關(guān)聯(lián)，蘇州利電的粉末壓潰測(cè)試系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)顆粒的抗壓性進(jìn)行表征，為硅基產(chǎn)品研發(fā)提供數(shù)據(jù)支持，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

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