中国粉体网讯 化学气相沉积（CVD）法制备硅碳负极材料是当前锂离子电池领域最具发展前景的技术路线之一，其核心在于通过多孔碳骨架来储硅。多孔碳作为CVD硅碳负极的载体材料，其性能直接决定了最终复合材料的电化学表现和产业化可行性。
多孔碳的制备
多孔碳材料常用的制备方法有活化法、模板法和溶胶-凝胶法。
活化法
活化法是将碳前驱体与活化剂混合后在高温惰性气体的条件下在碳前驱体上发生造孔反应的一种方法。活化法分为物理活化法和化学活化法，物理活化法包括两个步骤：（1）利用高温（通常800℃以上）将碳前驱体进行碳化；（2）使用水蒸汽或者二氧化碳作为活化剂与碳前驱体反应达到造孔的目的。然而物理活化法只发生在碳材料的表面，活化作用力较弱，因此大多采用化学活化的方法。化学活化法利用化学试剂在高温条件下与碳前驱体反应以达到造孔的目的。
模板法
模板法是将碳前驱体填充到模板内，然后对碳前驱体/模板进行高温加热，使碳前驱体逐渐碳化，最后将模板去除获得多孔碳材料的一种方法。模板的主要作用是提供制备相应多孔碳材料所需的模具，模板与碳前驱体之间不会发生相互作用，得到的多孔碳材料的孔结构与模板相似。根据模板与客体的作用力的不同，模板法可以分为硬模板法和软模板法。
硬模板法可以得到结构有序的材料，但是存在硬模板剂毒性强的问题，在后期处理时还需加入酸或者碱去除模板，增加了成本，这些因素都阻碍了硬模板法的实际应用。与硬模板法相比，软模板剂与碳前体之间的相互作用力也促进了多孔碳材料孔隙率的增加，同时软模板法在合成过程中采用的模板剂可以采用更温和、更安全的方法去除。
溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是通过醇盐或者金属无机盐与溶剂混合形成溶液，经水解、缩聚形成溶胶-凝胶，随后经过陈化、干燥、低温烧结等工艺来制备多孔碳材料的一种方法。在采用溶胶-凝胶法合成多孔碳材料时，常常会在干燥阶段造成孔道结构的坍塌。为避免此现象，常采用模板法辅助溶胶凝胶的方法合成多孔碳材料。
多孔碳的孔调控
多孔碳的孔隙结构特性是CVD法硅碳负极工艺中最为核心的性能指标，直接影响硅的负载量、分布均匀性以及循环稳定性。理想的多孔碳骨架需要具备多级孔道系统，包括微孔（<2nm）、中孔（2-50nm）和大孔（>50nm），以满足不同功能需求。微孔主要提供高比表面积以增加硅负载位点，中孔作为硅纳米颗粒沉积的主要场所并促进锂离子传输，而大孔则作为电解液渗透和离子快速扩散的通道。
微孔调控
多孔炭常用的微孔调控方法有物理活化法、高温重整法、聚合物共混炭化法及模板法等，其作用原理是：通过高温、调控模板孔径和控制活化剂含量等方法，在材料内部形成发达的微孔结构，从而制备出微孔炭材料。
介孔调控
模板法是多孔炭进行介孔调控最为常用的方法，其作用原理是通过预先选择具有合适孔道结构的模板剂，先将木质素碳源与模板剂结合进行造孔，再将模板剂去除，最后得到介孔尺寸、孔径分布均一的介孔炭。
大孔调控
目前多孔炭的大孔调控方法主要有模板法和炭气凝胶法。与微孔和介孔炭材料相比，大孔炭材料具有更明显的三维空间有序性，这一性质使其在催化剂载体、吸附分离、电极材料和生物材料等领域有广泛的应用前景。
信息来源：
刘玮等.多孔碳材料的制备及应用进展
曾茂株等.木质素多孔炭的制备及应用研究进展
（中国粉体网编辑整理/苏简）
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