Bestimmung des durchschnittlichen Zeta-Potentials und der Verteilung der Batterieelektrodenaufschlämmung

In diesem Anwendungshinweis wird eine Studie zur Bestimmung des Zetapotenzials von in NMP-Lösungsmittel dispergierten Batterieelektrodenaufschlämmungen vorgestellt. Das Experiment nutzte den BeNano, um das Zetapotenzial von vier verschiedenen Proben zu messen. Die Ergebnisse zeigten, dass alle Proben negative Zetapotenziale aufwiesen, was auf das Vorhandensein negativer Ladungen in den Elektrodenmaterialien hinweist. Die Amplituden des Zetapotenzials lagen bei etwa 50 mV, was auf eine hohe Stabilität hindeutet. Die Studie zeigt, wie wichtig das Verständnis des Zetapotenzials für die Optimierung der Produktion von Batterieelektroden ist, und unterstreicht die Zuverlässigkeit der Messungen.

 

                        

Produkt	BeNano-Reihe
Industrie	Batterie und Energie
Probe	Batterie-Elektroden-Aufschlämmung
Art der Messung	Zeta-Potenzial
Technologie der Messung	Elektrophoretische Lichtstreuung (ELS)

 

 

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• Einführung
 
• Geräteausstattung
 
• Experimentelle Untersuchungen
 
• Ergebnisse und Diskussion
 
• Schlussfolgerung
 

 

 

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Einleitung

 

In den letzten Jahren hat die rasche Entwicklung der neuen Energieindustrie die bedeutende Rolle von Lithiumbatterien als wiederverwendbare und wiederaufladbare Batterien in verschiedenen industriellen Anwendungen hervorgehoben. Während des Produktionsprozesses von Lithiumbatterien wird die Elektrodenaufschlämmung unter Verwendung von NMP (n-Methylpyrrolidon) als Dispergiermittel formuliert. NMP dient als Lösungsmittel für PVDF während der Aufschlämmungsphase und unterstützt die Dispersion der Aufschlämmung, um ein einheitlicheres System zu schaffen. Darüber hinaus dient NMP während der Beschichtungsphase als Hauptträger der Aufschlämmung und gewährleistet eine gleichmäßige Beschichtung des Substrats. Außerdem verflüchtigt sich NMP während der Beschichtungs- und Einbrennphase und erzeugt Poren in der Beschichtung, wodurch eine gleichmäßig verteilte poröse Mikroelektrodenstruktur entsteht.

 

 

Die Stabilität von Batterieelektrodenmaterialien in NMP ist entscheidend, da sie sich direkt auf die Qualität der Elektrodenproduktion auswirkt. In dieser Studie haben wir das Zetapotenzial einer Reihe von in NMP dispergierten Aufschlämmungen analysiert.

 

 

Geräteausstattung

 

Für das Experiment wurde das Nanopartikelgrößen- und Zetapotenzial-Analysegerät BeNano 90 Zeta von Bettersize Instruments verwendet. Als Lichtquelle dient ein Laser mit einer Wellenlänge von 671 nm und einer Ausgangsleistung von 50 mW. Zur Erfassung des Streulichtsignals wurde ein APD-Detektor verwendet, der in einem Winkel von 12 Grad angeordnet war. Die Phasenanalyse-Lichtstreuung (PALS) Technik wurde eingesetzt, um das Zetapotenzial von Proben mit geringer elektrophoretischer Mobilität genau zu bestimmen.

 

 

Experimentelles

 

Vier Batterieelektrodenmaterialien wurden in dem Lösungsmittel NMP dispergiert. Aufgrund der niedrigen Dielektrizitätskonstante der organischen Phase NMP wurde die Tauchzelle verwendet. Jede Probe wurde sechsmal gemessen, um den Mittelwert und die Standardabweichung zu ermitteln.

 

 

Ergebnisse und Diskussion

 

 

 

                             

Proben	Zeta-Potenzial (mV)	Standardabweichung (mV)
1#	-53.43	3.48
2#	-51.84	1.97
3#	-50.32	2.46
4#	-48.53	3.44

 

 

Die Phasendiagramme und Verteilungskurven der Proben in den Abbildungen 1 - 8 und die Daten in Tabelle 1 zeigen, dass die Zetapotenziale aller Proben negativ sind, was darauf hindeutet, dass die Elektrodenmaterialien negative Ladungen im NMP tragen. Die Zetapotenzial-Amplituden aller vier Proben liegen bei etwa 50 mV, und das höhere Zetapotenzial deutet auf die hohe Stabilität der Proben hin. Die Standardabweichungen bei Mehrfachmessungen waren gering, was auf eine gute Reproduzierbarkeit der Messungen hinweist.

 

 

Schlussfolgerung

 

 

In diesem Anwendungshinweis wird eine Studie zur Bestimmung des Zetapotenzials von in NMP-Lösungsmittel dispergierten Batterieelektrodenaufschlämmungen vorgestellt. In dem Experiment wurde das BeNano 90 Zeta zur Messung der Zetapotenziale von vier verschiedenen Proben verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass alle Proben negative Zetapotenziale aufwiesen, was auf das Vorhandensein negativer Ladungen in den Elektrodenmaterialien hinweist. Die Amplituden des Zetapotenzials lagen bei etwa 50 mV, was auf eine hohe Stabilität hindeutet. Die Studie zeigt, wie wichtig das Verständnis des Zetapotenzials für die Optimierung der Produktion von Batterieelektroden ist, und unterstreicht die Zuverlässigkeit der Messungen.

 

 

 

Über die Autoren

            

	Zhibin Guo Anwendungsmanager @ Bettersize Instruments
	Dr. Ning   Produktverantwortlicher @ Bettersize Instruments

 

 

        

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