高浓电池浆料Zeta电位的表征方法

2025-02-17

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摘要

目前市场上Zeta电位的表征方法有电泳光散射技术，流动电位法以及电声法，而电泳光散射技术是一种传统的Zeta电位表征方法，在悬浮液浓度较高时结果会受到严重影响，因此可能需要将样品稀释多个数量级，得到足够透明的悬浮液才能测量出可靠的结果。样品的稀释通常不会导致颗粒尺寸发生显著变化，但它会改变 Zeta 电位，因为稀释会改变溶液和颗粒表面之间建立的平衡。颗粒表面和溶液整体之间存在动态平衡，如果要获得有意义的数据，就不能破坏这些平衡。

本文采用美国Colloidal Dynamics公司（简称CD公司）生产的以多频电声法原理的高浓浆料Zeta电位分析仪ZetaProbe测量了高浓度电池浆料样品的Zeta电位，并比较了不同稀释倍数下样品的Zeta电位，以及Zeta电位随pH的变化情况。多频电声方法的最大优点是无需稀释直接精确测量胶体悬浮液原液的Zeta 电位，对于实际的应用具有指导意义。

本次实验对电池行业的正负极浆料以及粘结剂在不稀释的状态下进行原液测量Zeta电位。采用的测量仪器是美国CD公司的高浓浆料Zeta电位分析仪。

由下表可知样品的固含量都较高，本次测试使用搅拌杯（图1右侧样品杯）使样品混合均匀并防止沉淀。

样品信息如下：

图1. 样品杯

（左：磁力搅拌180ml；右：机械搅拌270ml）

实验一 Zeta电位测试（原液测量）

样品混合均匀后取270ml样品置于搅拌杯中，并设置合适转速（0~500rpm），即可开始测量。

*注：kappa值为双电层厚度的倒数

实验二Zeta电位测试（稀释不同倍数）

1号和4号样品用纯水稀释不同倍数后测量Zeta电位，以讨论稀释对样品Zeta电位的影响。

从以上实验数据可以看出，稀释对于Zeta电位结果有明显的影响，对于需要大量稀释的电泳法来说，影响将更为明显。

实验三 pH滴定

使用1.0mol/LKOH溶液对4号样品进行滴定，得到如下pH-Zeta电位变化曲线，等电点（IEP）为pH11.86。

图2. pH-zeta电位变化曲线

结论

使用ZetaProbe电位分析仪可以快速测量高浓度浆料的Zeta电位而无需稀释，且数据重复性好又可靠。

美国CD公司生产的高浓浆料Zeta电位分析仪ZetaProbe是目前使用最容易使用，最准确的Zeta电位分析仪。对于高达60% v/v浓度的样品。也无需稀释或样品前处理即可直接测量，仪器结构设计紧凑，具有内置自动滴定装置，多功能传感器及高度人性化操作软件，使Zeta电位的测量变得如此的简单快速。仪器可配全自动滴定装置自动并快速的提供等电点（IEP）测量，以及定量浓度滴定提供分散剂或絮凝剂的配方选择。主要应用于电池正负极浆料、半导体抛光粉浆料（CMP）、陶瓷等高浓浆料以及用其它仪器很难测量的浆料都可用ZetaProbe直接进行测量。

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