使用BeNano 检测电池浆料Zeta电位信息

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50 mW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