什么是活性炭？

你是否听说过夹碳布、碳布？要认识这两种材料，我们可以先来看看两者的外观。

活性炭和硬碳看似只是黑色的小颗粒或粉末，其实它们并不简单，性能差别也很大。

活性炭是一种多孔材料，而多孔材料具有特殊的性能和应用空间。根据孔径大小可以将多孔材料上的孔分为微孔、介孔、大孔。

●微孔：孔径<2nm

●介孔：孔径2nm-50nm

●大孔：孔径>50nm

1mm=1000000nm，如果按照一根头发的粗细0.1mm，即100000nm，那么头发丝直径是一个50nm介孔的2000倍。

多孔材料上的孔很小，但量变引起质变，丰富的孔隙让材料具有极大的比表面积。“比表面积”一般用单位质量的物体所具有的表面积来表示。

作为多孔材料，活性炭的比表面积可达到1000-3000㎡/g。1g物体上能有这么大的表面积，是不是超乎想象？

它们都与碳有关，但是使用的原料、制造工艺、应用领域却不一样。

从特性上看，多孔材料具有很好的吸附性，一是物理吸附——由于固体的多孔材料与气体或液体的被吸附物之间有分子间的弥散作用和静电作用，二是化学吸附——由于多孔材料表层分子与被吸附物的分子间发生化学反应。

也因此，人们将活性炭用于制作空气净化器滤网的夹碳布，发挥吸附、过滤作用。

（参看：什么是夹碳布？什么又是碳布？）

此外，活性炭也可应用于储能领域，作超级电容器电极材料。

除了孔隙数量之多，活性炭的形态也多种多样，不只是常见的黑色小颗粒或粉末，而是包括粉状、破碎状、柱状、球形、布类（碳纤维布）、毡类（碳纤维毡）等等。

什么是硬碳？

硬碳虽然也有微孔，它的比表面积却远小于活性炭，一般不高于5㎡/g。硬碳常见于锂离子电池、钠离子电池的负极材料。

锂离子电池一般由正极材料、负极材料、隔膜、电解液组成。负极材料的类型很多，它们需要满足的要求中有一点是“可逆脱、嵌锂的容量大”。

市场上应用最多的负极材料是人造石墨。石墨的结构是多层平行的六角形网，当石墨材料作为锂电池负极，锂离子可以在平行的层与层之间嵌入和脱出。

虽然人造石墨负极的用量最大，但同为碳材料的硬碳作为负极材料的比容量更高，可达700mA·h/g，约为石墨的2倍。

这是由于硬碳的特殊结构带来了更多储锂点位。硬碳的结构是许多无序的单层石墨杂乱连接，类似于大量散落的卡片。

于是，锂离子可以在硬碳的大量碳原子层两面，可以在每个微晶的外层，可以占据最邻近的晶格点，当然，也可以嵌入在微孔中。硬碳的储锂形式非常丰富。

目前锂离子电池领域仍然是人造石墨负极的天下，而随着对钠离子电池的研究，硬碳有望成为钠电负极材料的首选。