電池電極スラリーの平均ゼータ電位と分布の決定

このアプリケーションノートでは、NMP溶媒に分散させた電池電極スラリーのゼータ電位測定に関する研究を紹介します。この実験では、BeNanoを使用して4つの異なるサンプルのゼータ電位を測定しました。その結果、すべてのサンプルのゼータ電位が負であり、電極材料に負電荷が存在することが示されました。ゼータ電位の振幅は50mV前後で、高い安定性を示した。この研究は、電池電極製造の最適化のためにゼータ電位を理解することの重要性を強調し、測定の信頼性を強調している。

 

                        

製品名	BeNanoシリーズ
産業分野	電池とエネルギー
サンプル	電池電極スラリー
測定タイプ	ゼータ電位
測定技術	電気泳動光散乱(ELS)

 

 

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• はじめに
 
• 装置
 
• 実験
 
• 結果と考察
 
• 結論
 

 

 

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はじめに

 

近年、新エネルギー産業の急速な発展により、リチウム電池が様々な産業用途で再利用可能な充電式電池として重要な役割を果たしていることが注目されている。リチウム電池の製造工程では、分散剤としてNMP（n-メチルピロリドン）を用いて電極スラリーを調合する。NMPはスラリーのバッチ化段階でPVDFの溶媒として機能し、スラリーの分散を助けてより均一な系を作る。さらに、コーティング段階では、NMPがスラリーの主要キャリアとして機能し、基材への均一なコーティングを保証します。さらに、コーティングとベーキングの段階でNMPが揮発し、コーティングに細孔ができるため、均一に分布した多孔質の微小電極構造が得られます。

 

 

NMP中での電池電極材料の安定性は、電極製造の品質に直接影響するため極めて重要である。本研究では、NMP中に分散させた様々なスラリーのゼータ電位の分析を行った。

 

 

装置

 

実験には、Bettersize Instruments社のBeNano 90 Zetaナノ粒子径・ゼータ電位アナライザーを使用しました。波長671nm、出力50mWのレーザーを光源として使用。散乱光信号を取得するために、12度の角度で配置されたAPD検出器が採用された。また 位相分析光散乱(PALS)電気泳動移動度の低いサンプルのゼータ電位情報を正確に検出するために、位相分析光散乱（PALS）技術を採用した。

 

 

実験

 

4種類の電池電極材料をNMP溶媒に分散させた。有機相NMPの誘電率が低いため、ディップセルを使用した。各試料を6回測定し、平均値と標準偏差を求めた。

 

 

結果と考察

 

 

 

                             

サンプル	ゼータ電位 (mV)	標準偏差 (mV)
1#	-53.43	3.48
2#	-51.84	1.97
3#	-50.32	2.46
4#	-48.53	3.44

 

 

図1～8のサンプルの位相プロットと分布曲線、および表1のデータから、すべてのサンプルのゼータ電位が負であることがわかる。これは、電極材料がNMP中で負電荷を帯びていることを示している。4つの試料のゼータ電位振幅はいずれも50mV前後であり、ゼータ電位が高いほど試料の安定性が高いことを示している。複数の測定の標準偏差は小さく、測定の再現性が良いことを示している。

 

 

結論

 

 

本アプリケーションノートでは、NMP溶媒に分散させた電池電極スラリーのゼータ電位測定に関する研究を紹介します。実験ではBeNano 90 Zetaを使用し、4つの異なるサンプルのゼータ電位を測定しました。その結果、すべてのサンプルのゼータ電位が負であり、電極材料に負電荷が存在することが示された。ゼータ電位の振幅は50mV前後で、高い安定性を示した。この研究は、電池電極製造の最適化のためにゼータ電位を理解することの重要性を強調し、測定の信頼性を強調している。

 

 

 

著者について

            

	Zhibin Guo アプリケーションマネージャー @ Bettersize Instruments
	寧博士   チーフ・プロダクト・オフィサー @ Bettersize Instruments

 

 

        

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