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硬碳是一种结构特殊的碳材料，在锂电池负极领域备受关注。与常见的石墨负极相比，硬碳内部呈现无序排列的层状结构，且存在大量微小孔洞，这种松散的结构为锂离子提供了更多嵌入通道，使得电池充电速度更快，尤其在低温环境下也能保持稳定性能。其独特的储锂机制（一部分锂储存在层间，另一部分储存在孔隙中）让它的储锂容量比传统石墨更高，更适合制造高容量电池。此外，硬碳在反复充放电时几乎不会明显膨胀，避免了电极开裂或粉化的问题，大幅延长了电池寿命。目前这类材料多通过高温处理椰子壳、坚果壳等天然生物质获得，原料来源环保且成本可控。随着电动汽车和储能设备对快充、耐低温电池的需求增长，硬碳负极展现出广阔应用前景，但如何进一步提升性能稳定性并降低生产成本仍是推广的关键挑战。 硬碳作为锂电池负极材料，其单颗粒强度对电池性能具有关键影响。高机械强度的硬碳颗粒能够有效抵御充放电过程中的体积膨胀，防止颗粒破碎导致的活性物质粉化。这种结构稳定性可维持电极完整性，避免导电网络断裂和SEI膜的反复破裂再生，从而减少活性锂损耗和电解液分解，显著提升循环寿命。同时，完整颗粒能保持更优的离子/电子传输通道，使电池在高倍率充放电时仍保持较高容量保持率。此外，减少微裂纹产生可降低局部电流密度，抑制锂枝晶形成，提升电池安全性。 为探究不同硬碳的抗压性能，本次实验采用苏州利电的PMNS-100粉末压溃测试系统，对三款不同的硬碳样品进行测试。 ①测试样品：硬碳； ②测试参数：挑选粒径在8-10μm的单个颗粒进行加压测试。 图1：三款硬碳样品耐压性能应力应变曲线&散点图 图2：样品压溃前后图 由应力应变曲线图和散点图可知，3款硬碳样品在压溃过程中表现出一定差异，且压溃力大小分布呈现为：样品③>样品②>样品①。在颗粒压缩初始阶段，会发生弹塑性形变，呈现出弹性特性。随着压缩过程推进，当颗粒破碎时，便达到了其压溃点，此时对应的应力数值被称作压溃力，该数值表征颗粒在此应力作用下发生压溃或失效。颗粒破碎后，大量内应力得以释放，应力值随之急剧下降，直至压头将破碎的颗粒与载玻片完全压实贴合。此后，由于压头直接作用于载玻片基底，后端应力应变曲线会按照特定规律再次上升。 硬碳单颗粒强度是提升锂电池性能的关键指标之一。高强度的硬碳颗粒在充放电过程中能有效抵抗机械应力和体积膨胀，避免因颗粒破碎导致的活性物质失效、电解液持续分解等问题，从而显著提升电池的循环稳定性和安全性。同时，稳定的颗粒结构可维持电极完整性，减少锂离子传输阻力，保障高倍率充放电性能。这一特性对开发长寿命快充电池尤为重要，尤其在硅碳复合负极等新型材料体系中，硬碳作为缓冲基体的强度直接决定电极抗衰减能力。
