關鍵詞：有機相Zeta電位、電池漿料、NMP

近些年來，新能源產業發展迅速。鋰電池作為一種可重復使用的可充放電電池，在工業生產和生活中具有非常重要的地位。在鋰電池的生產過程中，配置電極漿料需要使用NMP（n-甲基吡咯烷酮）作為分散劑。NMP在漿料配料階段作為PVDF的溶劑，參與漿料的分散，形成比較均勻的分散體系，在涂布階段作為漿料的主要載體，輔助漿料均勻的涂敷在基材上。在涂布烘烤階段，NMP有規律的被揮發，在涂層中造孔，形成分布均勻的多孔微電極結構。

電池電極材料在NMP中的穩定性非常重要，這涉及到電極的生產質量。這個應用中，我們檢測了一系列分散在NMP中的漿料的Zeta電位。

原理和設備

我們采用丹東百特儀器有限公司的BeNano 90 Zeta 納米粒度及 Zeta電位分析儀進行測試。該儀器使用納米粒度電泳光散射技術ELS，利用激光照射在樣品溶液或者懸浮液上，檢測向前角度的散射光信號。在樣品兩端施加一個電場，樣品中的帶點顆粒在電場力的驅動下進行電泳運動。由于顆粒的電泳運動，樣品的散射光的頻率會產生一個頻移，即多普勒頻移。利用數學方法處理散射光信號，得到散射光的頻率移動，進而得到顆粒的電泳運動速度，即電泳遷移率μ。通過Henry方程，我們把顆粒的電泳遷移率和其Zeta電位ζ聯系起來：

其中ε為介電常數，η為溶劑粘度，f(κα)為Henry函數，κ為德拜半徑倒數，α代表粒徑，κα代表了雙電層厚度和顆粒半徑的比值。

我們采用丹東百特儀器有限公司的BeNano 90 Zeta 納米粒度及 Zeta電位分析儀進行測試。儀器使用波長671 nm，功率50mW激光器作為光源，設置在12度角的APD檢測器進行散射光信號采集。采用相位分析光散射技術，可以有效檢測低電泳遷移率樣品的Zeta電位信息。

樣品制備和測試條件

一共有四個電池電極材料，分別分散在NMP溶劑中。由于有機相NMP的介電常數較低，所以采用插入式電極進行測試。每個樣品測試6次以得到平均值和標準偏差。

測試結果和討論

圖1. 1#樣品的多次測試相圖曲線

圖2. 1#樣品的多次測試Zeta電位分布曲線

圖3. 2#樣品的多次測試相圖曲線

圖4. 2#樣品的多次測試Zeta電位分布曲線

圖5. 3#樣品的多次測試相圖曲線

圖6. 3#樣品的多次測試Zeta電位分布曲線

圖7. 4#樣品的多次測試相圖曲線

圖8. 4#樣品的多次測試Zeta電位分布曲線

表1.4個樣品的Zeta測試結果

通過圖1-圖8中的樣品原始相位曲線和分布曲線以及表1中的數據可以看到，電極材料分散在NMP中進行電位測試，重復性良好。所有樣品的Zeta電位均為負值，這說明電極材料分散在NMP中攜帶負電。四個樣品的Zeta電位幅值都在50mV附近，較高的Zeta電位說明樣品的穩定性較高。多次測試的標準差較小說明測試的重復性良好。