高濃電池漿料Zeta電位的表征方法

2025-02-20

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應用領域電池/鋰電池
樣品高濃電池漿料Zeta電位的表征方法
項目高濃電池漿料Zeta電位的表征方法
參考標準/文獻https://www.dksh-instrument.cn/Solution/626

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電聲法全自動Zeta電位分析儀

品牌CD

產地美國

型號ZetaProbe?

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摘要

目前市場上Zeta電位的表征方法有電泳光散射技術，流動電位法以及電聲法，而電泳光散射技術是一種傳統的Zeta電位表征方法，在懸浮液濃度較高時結果會受到嚴重影響，因此可能需要將樣品稀釋多個數量級，得到足夠透明的懸浮液才能測量出可靠的結果。樣品的稀釋通常不會導致顆粒尺寸發生顯著變化，但它會改變 Zeta 電位，因為稀釋會改變溶液和顆粒表面之間建立的平衡。顆粒表面和溶液整體之間存在動態平衡，如果要獲得有意義的數據，就不能破壞這些平衡。

本文采用美國Colloidal Dynamics公司（簡稱CD公司）生產的以多頻電聲法原理的高濃漿料Zeta電位分析儀ZetaProbe測量了高濃度電池漿料樣品的Zeta電位，并比較了不同稀釋倍數下樣品的Zeta電位，以及Zeta電位隨pH的變化情況。多頻電聲方法的最大優點是無需稀釋直接精確測量膠體懸浮液原液的Zeta 電位，對于實際的應用具有指導意義。

本次實驗對電池行業的正負極漿料以及粘結劑在不稀釋的狀態下進行原液測量Zeta電位。采用的測量儀器是美國CD公司的高濃漿料Zeta電位分析儀。

由下表可知樣品的固含量都較高，本次測試使用攪拌杯（圖1右側樣品杯）使樣品混合均勻并防止沉淀。

樣品信息如下：

圖1. 樣品杯

（左：磁力攪拌180ml；右：機械攪拌270ml）

實驗一 Zeta電位測試（原液測量）

樣品混合均勻后取270ml樣品置于攪拌杯中，并設置合適轉速（0~500rpm），即可開始測量。

*注：kappa值為雙電層厚度的倒數

實驗二Zeta電位測試（稀釋不同倍數）

1號和4號樣品用純水稀釋不同倍數后測量Zeta電位，以討論稀釋對樣品Zeta電位的影響。

從以上實驗數據可以看出，稀釋對于Zeta電位結果有明顯的影響，對于需要大量稀釋的電泳法來說，影響將更為明顯。

實驗三 pH滴定

使用1.0mol/LKOH溶液對4號樣品進行滴定，得到如下pH-Zeta電位變化曲線，等電點（IEP）為pH11.86。

圖2. pH-zeta電位變化曲線

結論

使用ZetaProbe電位分析儀可以快速測量高濃度漿料的Zeta電位而無需稀釋，且數據重復性好又可靠。

美國CD公司生產的高濃漿料Zeta電位分析儀ZetaProbe是目前使用最容易使用，最準確的Zeta電位分析儀。對于高達60% v/v濃度的樣品。也無需稀釋或樣品前處理即可直接測量，儀器結構設計緊湊，具有內置自動滴定裝置，多功能傳感器及高度人性化操作軟件，使Zeta電位的測量變得如此的簡單快速。儀器可配全自動滴定裝置自動并快速的提供等電點（IEP）測量，以及定量濃度滴定提供分散劑或絮凝劑的配方選擇。主要應用于電池正負極漿料、半導體拋光粉漿料（CMP）、陶瓷等高濃漿料以及用其它儀器很難測量的漿料都可用ZetaProbe直接進行測量。

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