2024-02-22 14:22:03, 丹东百特 丹东百特仪器有限公司
关键词:有机相Zeta电位、电池浆料、NMP
近些年来,新能源产业发展迅速。锂电池作为一种可重复使用的可充放电电池,在工业生产和生活中具有非常重要的地位。在锂电池的生产过程中,配置电极浆料需要使用NMP(n-甲基吡咯烷酮)作为分散剂。NMP在浆料配料阶段作为PVDF的溶剂,参与浆料的分散,形成比较均匀的分散体系,在涂布阶段作为浆料的主要载体,辅助浆料均匀的涂敷在基材上。在涂布烘烤阶段,NMP有规律的被挥发,在涂层中造孔,形成分布均匀的多孔微电极结构。
电池电极材料在NMP中的稳定性非常重要,这涉及到电极的生产质量。这个应用中,我们检测了一系列分散在NMP中的浆料的Zeta电位。
原理和设备
我们采用丹东百特仪器有限公司的BeNano 90 Zeta 纳米粒度及 Zeta电位分析仪进行测试。该仪器使用纳米粒度电泳光散射技术ELS,利用激光照射在样品溶液或者悬浮液上,检测向前角度的散射光信号。在样品两端施加一个电场,样品中的带电颗粒在电场力的驱动下进行电泳运动。由于颗粒的电泳运动,样品的散射光的频率会产生一个频移,即多普勒频移。利用数学方法处理散射光信号,得到散射光的频率移动,进而得到颗粒的电泳运动速度,即电泳迁移率μ。通过Henry方程,我们把颗粒的电泳迁移率和其Zeta电位ζ联系起来:
其中ε为介电常数,η为溶剂粘度,f(κα)为Henry函数,κ为德拜半径倒数,α代表粒径,κα代表了双电层厚度和颗粒半径的比值。
我们采用丹东百特仪器有限公司的BeNano 90 Zeta 纳米粒度及 Zeta电位分析仪进行测试。仪器使用波长671 nm,功率50mW激光器作为光源,设置在12度角的APD检测器进行散射光信号采集。采用相位分析光散射技术,可以有效检测低电泳迁移率样品的Zeta电位信息。
样品制备和测试条件
一共有四个电池电极材料,分别分散在NMP溶剂中。由于有机相NMP的介电常数较低,所以采用插入式电极进行测试。每个样品测试6次以得到平均值和标准偏差。
测试结果和讨论
图1. 1#样品的多次测试相图曲线
图2. 1#样品的多次测试Zeta电位分布曲线
图3. 2#样品的多次测试相图曲线
图4. 2#样品的多次测试Zeta电位分布曲线
图5. 3#样品的多次测试相图曲线
图6. 3#样品的多次测试Zeta电位分布曲线
图7. 4#样品的多次测试相图曲线
图8. 4#样品的多次测试Zeta电位分布曲线
表1.4个样品的Zeta测试结果
通过图1-图8中的样品原始相位曲线和分布曲线以及表1中的数据可以看到,电极材料分散在NMP中进行电位测试,重复性良好。所有样品的Zeta电位均为负值,这说明电极材料分散在NMP中携带负电。四个样品的Zeta电位幅值都在50mV附近,较高的Zeta电位说明样品的稳定性较高。多次测试的标准差较小说明测试的重复性良好。
本文作者PROFILE
宁辉
百特产品总监
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丹东百特仪器有限公司是中国著名的粒度仪器制造商和粒度测试技术研发基地,是国家高新技术企业、国家专精特新“小巨人”企业、辽宁省软件企业、辽宁省守合同重信誉企业、中国颗粒学会常务理事单位和测试专业委员会副主任单位。主要产品有激光粒度分析仪、纳米粒度及Zeta电位分析仪、显微图像粒度粒形分析仪、粉体特性测试仪和环境空气监测仪等5个系列共34个品种,拥有100多项专利和软件著作权等知识产权。产品不仅销往全国34个省市区,还出口到德国、韩国、美国、俄罗斯、巴西、日本等九十多个国家和地区,在制药、电池材料、化工、磨料、涂料、建材、非金属材料和金属粉的生产、应用和研究领域得到广泛的应用,产品的技术性能和质量居国际先进水平。
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