2.1实验设备：

单颗粒力学性能测试系统，型号SPFT2000（IEST元能科技），如图1(a)

图1. （a）SPFT2000外观图；（b）测试模式；（c）光学系统底视图

2.2实验方法：

（1）取同种工艺制备的3款球形硅碳材料记作SC1、SC2、SC3，每款硅碳分别取3个粒径(14.5±0.5μm、8.5/10.5/9.5±0.5μm、5.5±0.5μm)分散；

（2）取分散均匀的上述样品溶液，分别滴在载玻片上，每个粒径测试5个颗粒，对应的粉末抗压强度与压溃力的计算公式如图2所示。

图2. 粉末抗压强度（国标GB/T 43091-2023）¹

3.1颗粒形貌：

（a）

（b）

（c）

图3. 同工艺制备的三款球形硅碳材料颗粒形貌

3.2 随颗粒粒径变小，单颗粒压溃力呈下降趋势：

图4. 同工艺制备的三款球形硅碳材料压溃力对比

对比同工艺制备的三款球形硅碳材料可知，随着颗粒粒径变小，单颗粒压溃力呈下降趋势，颗粒粒径与压溃力呈正相关。从力学机理分析，对于同种工艺制备的不同粒径球形硅碳材料，粒径提升使颗粒受力截面积和整体体积增大，有效承载面积增加，压溃颗粒所需临界外力随之提高。

3.3 不同粒径的单颗粒压溃强度接近：

图5. 同工艺制备的三款球形硅碳材料压溃强度对比

压溃强度代表单颗粒单位面积承受的破坏临界应力，反映硅碳复合材料本身固有力学性能，对比同工艺制备的三款球形硅碳材料可知，三款材料均呈现不同粒径的单颗粒压溃强度趋势接近的规律。三款样品为同一工艺制备的球形材料，颗粒内部硅碳复合结构、碳基体韧性、界面结合强度、内部孔隙率等无本质区别，压溃强度仅由材料本身微观结构决定，因此压溃强度趋势接近。

本文采用 IEST 元能科技 SPFT2000 单颗粒力学性能测试系统，针对同一工艺制备的梯度粒径球形硅碳开展单颗粒压溃性能测试，明确了两项规律：一是单颗粒压溃力随粒径减小同步降低，颗粒粒径与压溃力呈显著正相关；二是同一体系下不同粒径颗粒的压溃强度趋势接近，无明显尺寸依赖性。从失效防控角度分析，该规律可用于指导硅碳负极工业化开发：大粒径硅碳颗粒具备更高压溃力，辊压加工阶段不易破碎，有利于维持极片导电网络完整；小粒径颗粒压溃力更低，辊压过程易碎裂，需控制辊压压力或搭配高抗压颗粒复配使用。本规律适用于同工艺制备的球形硅碳材料，若硅碳配比、烧结工艺、颗粒形状等发生改变，颗粒力学尺寸效应可能出现偏离。

借助单颗粒力学量化粒径与抗压性能的关联，能够低成本、高效完成硅碳粒径分级方案筛选，有效缓解极片辊压破碎、充放电粉化两类电芯典型失效，是同步优化负极加工性能与长循环稳定性的重要技术手段。