什么是活性炭？

你是否聽說過夾碳布、碳布？要認識這兩種材料，我們可以先來看看兩者的外觀。

活性炭和硬碳看似只是黑色的小顆粒或粉末，其實它們并不簡單，性能差別也很大。

活性炭是一種多孔材料，而多孔材料具有特殊的性能和應用空間。根據孔徑大小可以將多孔材料上的孔分為微孔、介孔、大孔。

●微孔：孔徑<2nm

●介孔：孔徑2nm-50nm

●大孔：孔徑>50nm

1mm=1000000nm，如果按照一根頭發的粗細0.1mm，即100000nm，那么頭發絲直徑是一個50nm介孔的2000倍。

多孔材料上的孔很小，但量變引起質變，豐富的孔隙讓材料具有極大的比表面積。“比表面積”一般用單位質量的物體所具有的表面積來表示。

作為多孔材料，活性炭的比表面積可達到1000-3000㎡/g。1g物體上能有這么大的表面積，是不是超乎想象？

它們都與碳有關，但是使用的原料、制造工藝、應用領域卻不一樣。

從特性上看，多孔材料具有很好的吸附性，一是物理吸附——由于固體的多孔材料與氣體或液體的被吸附物之間有分子間的彌散作用和靜電作用，二是化學吸附——由于多孔材料表層分子與被吸附物的分子間發生化學反應。

也因此，人們將活性炭用于制作空氣凈化器濾網的夾碳布，發揮吸附、過濾作用。

此外，活性炭也可應用于儲能領域，作超級電容器電極材料。

除了孔隙數量之多，活性炭的形態也多種多樣，不只是常見的黑色小顆粒或粉末，而是包括粉狀、破碎狀、柱狀、球形、布類（碳纖維布）、氈類（碳纖維氈）等等。

什么是硬碳？

硬碳雖然也有微孔，它的比表面積卻遠小于活性炭，一般不高于5㎡/g。硬碳常見于鋰離子電池、鈉離子電池的負極材料。

鋰離子電池一般由正極材料、負極材料、隔膜、電解液組成。負極材料的類型很多，它們需要滿足的要求中有一點是“可逆脫、嵌鋰的容量大”。

市場上應用最多的負極材料是人造石墨。石墨的結構是多層平行的六角形網，當石墨材料作為鋰電池負極，鋰離子可以在平行的層與層之間嵌入和脫出。

雖然人造石墨負極的用量最大，但同為碳材料的硬碳作為負極材料的比容量更高，可達700mA·h/g，約為石墨的2倍。

這是由于硬碳的特殊結構帶來了更多儲鋰點位。硬碳的結構是許多無序的單層石墨雜亂連接，類似于大量散落的卡片。

于是，鋰離子可以在硬碳的大量碳原子層兩面，可以在每個微晶的外層，可以占據最鄰近的晶格點，當然，也可以嵌入在微孔中。硬碳的儲鋰形式非常豐富。

目前鋰離子電池領域仍然是人造石墨負極的天下，而隨著對鈉離子電池的研究，硬碳有望成為鈉電負極材料的首選。