배터리 전극 슬러리의 평균 제타 전위 및 분포 결정
2023-06-25Application Note
이 애플리케이션 노트에서는 NMP 용매에 분산된 배터리 전극 슬러리의 제타 전위를 측정하는 연구를 소개합니다. 이 실험에서는 BeNano를 사용하여 네 가지 샘플의 제타 전위를 측정했습니다. 그 결과 모든 샘플이 음의 제타 전위를 보였으며, 이는 전극 재료에 음전하가 존재한다는 것을 나타냅니다. 제타 전위 진폭은 약 50mV로 높은 안정성을 나타냈습니다. 이 연구는 배터리 전극 생산을 최적화하기 위해 제타 전위를 이해하는 것이 중요하다는 점을 강조하고 측정의 신뢰성을 강조합니다.
| 제품 | BeNano 시리즈 |
| 산업 분야 | 배터리 및 에너지 |
| 샘플 | 배터리 전극 슬러리 |
| 측정 유형 | 제타 전위 |
| 측정 기술 | 전기 영동 광 산란(ELS) |
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소개
최근 몇 년 동안 새로운 에너지 산업의 급속한 발전으로 인해 다양한 산업 응용 분야에서 재사용 및 충전식 배터리로서 리튬 배터리의 중요한 역할이 강조되었습니다. 리튬 배터리의 생산 과정에서 전극 슬러리는 분산제로 NMP(n-메틸피롤리돈)를 사용하여 제조됩니다. NMP는 슬러리 배치 단계에서 PVDF의 용매 역할을 하여 슬러리의 분산을 도와 보다 균일한 시스템을 만듭니다. 또한 NMP는 코팅 단계에서 슬러리의 주요 운반체 역할을 하여 기판에 균일한 코팅을 보장합니다. 또한 코팅 및 베이킹 단계에서 NMP는 휘발하여 코팅에 기공을 생성하여 균일하게 분포된 다공성 마이크로전극 구조를 생성합니다.
NMP의 배터리 전극 재료의 안정성은 전극 생산 품질에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다. 이 연구에서는 NMP에 분산된 다양한 슬러리의 제타 전위를 분석했습니다.
계측
실험에는 베터사이즈 인스트루먼트의 BeNano 90 제타 나노 입자 크기 및 제타 전위 분석기가 사용되었습니다. 이 장비는 파장 671nm, 출력 50mW의 레이저를 광원으로 사용했습니다. 산란광 신호를 수집하기 위해 12도 각도로 배치된 APD 검출기를 사용했습니다. 위상 분석 위상 분석 광 산란(PALS) 기술을 사용하여 낮은 전기 영동성을 나타내는 샘플의 제타 전위 정보를 정확하게 검출했습니다.
실험
네 가지 배터리 전극 재료를 NMP 용매에 분산시켰습니다. 유기상 NMP의 낮은 유전 상수로 인해 딥 셀을 사용했습니다. 각 샘플을 6회 측정하여 평균과 표준 편차를 구했습니다.
결과 및 토론
| 샘플 | 제타 전위(mV) | 표준 편차(mV) |
| 1# | -53.43 | 3.48 |
| 2# | -51.84 | 1.97 |
| 3# | -50.32 | 2.46 |
| 4# | -48.53 | 3.44 |
그림 1 - 8의 샘플 위상 플롯과 분포 곡선 및 표 1의 데이터는 모든 샘플의 제타 전위가 음전위임을 보여주며, 이는 전극 재료가 NMP에서 음전하를 전달한다는 것을 나타냅니다. 네 샘플의 제타 전위 진폭은 모두 약 50mV이며, 제타 전위가 높을수록 샘플의 안정성이 높다는 것을 나타냅니다. 여러 측정의 표준 편차가 작아 측정의 재현성이 우수함을 나타냅니다.
결론
이 애플리케이션 노트에서는 NMP 용매에 분산된 배터리 전극 슬러리의 제타 전위를 측정하는 연구를 소개합니다. 이 실험에서는 네 가지 시료의 제타 전위를 측정하기 위해 BeNano 90 Zeta를 사용했습니다. 그 결과 모든 샘플이 음의 제타 전위를 보였으며, 이는 전극 재료에 음전하가 존재한다는 것을 나타냅니다. 제타 전위 진폭은 약 50mV로 안정성이 높은 것으로 나타났습니다. 이 연구는 배터리 전극 생산을 최적화하기 위해 제타 전위를 이해하는 것이 중요하다는 점을 강조하고 측정의 신뢰성을 강조합니다.
저자 소개
 | 지빈 구오 애플리케이션 관리자 @ 베터사이즈 인스트루먼트 |
 | Dr. 최고 제품 책임자 @ Bettersize Instruments |
| SEVEN 배터리 애플리케이션 노트 모음에서 고성능 리튬 이온 배터리의 비밀을 알아보세요. (PDF) |  |
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