本文摘要
本文通過利用Masterziser 3000和Morphologi-4 對一種鈉離子電池正極材料的進(jìn)行粒度粒形測試，證明典型的鈉離子電池正極材料更適合用干法分散或乙醇分散,，揭示出與鋰離子正極材料在分散劑的選擇上的差異,。
實(shí)驗(yàn)背景
粒度分布是電池原材料的一項(xiàng)重要檢測項(xiàng)目，它影響著正極材料的涂層質(zhì)量,，繼而影響電池的性能,。長期以來鋰離子材料作為主要的正極材料，廣泛應(yīng)用于電極生產(chǎn),，例如磷酸鐵鋰，三元鋰電極材料,。通常根據(jù)材料表面是否改性,，上述材料大多使用水作為分散介質(zhì)進(jìn)行樣品分散,，進(jìn)而準(zhǔn)確分析樣品的粒度和粒徑分布,。
隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的廠家開始研究鈉離子材料作為正極材料，并對該新材料也提出了粒度測試的要求,，原鋰電正極材料的分析方法是否可以復(fù)制呢？我們帶著這樣的疑問對鈉電正極材料展開測試,。
實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)論
待測試的鈉離子電池正極材料樣品為黑色粉末，流動性較好,，與常規(guī)三元材料類似。按照過去的分散方法,，可以直接用水分散,，超聲對結(jié)果影響很小，穩(wěn)定性好,，單峰且分布較窄,。我們先按照鋰電材料的分散方法進(jìn)行測試。
該鈉電正極材料加入水中,，隨著攪拌,，可以看到粒徑分布從窄峰逐漸變寬，小顆粒迅速增加,，遮光度急劇升高,，結(jié)果穩(wěn)定性極差,，且溶液顏色從黑色變成了紅褐色。
Figure 1 鈉離子電池正極材料樣品在水中的Mastersizer30000粒徑測試結(jié)果
這些跡象表明，該種鈉離子電池正極材料與水很可能發(fā)生了反應(yīng),，將干粉樣品、水中變紅樣品分別在Morphologi4粒形分析儀的顯微鏡下觀察,，可以發(fā)現(xiàn)明顯差別,。結(jié)果如下：
Figure 2-1 鈉離子電池正極材料樣品使用干法分散后的顆粒圖像（圖片來自M4）
Figure 2-2 鈉離子電池正極材料樣品使用水分散后的顆粒圖像（來自M4）
圖像法證實(shí)了我們的想法：這種鈉離子電池正極材料在水中的粒度是不穩(wěn)定的,，要準(zhǔn)確測量其顆粒粒度，需要更換分散方法或者分散介質(zhì),。我們首先選擇了乙醇作為分散介質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),。
實(shí)驗(yàn)選用Hydro SM進(jìn)樣器，取少量具備代表性樣品,；根據(jù)樣品團(tuán)聚情況選擇外置超聲分散,。
在乙醇中，樣品為雙峰分布,，粒徑很穩(wěn)定,，即使用超聲分散，小顆粒組分稍稍變多,，整體與圖像觀察非常吻合,。使用Mastersizer 3000分析粒度分布圖如下：
Figure 3 鈉離子電池正極材料樣品在乙醇中不同超聲時間的Mastersizer 3000 粒徑測試結(jié)果
Figure 4 鈉離子電池正極材料樣品在乙醇中分散的顆粒圖像（來自M4）
之后，實(shí)驗(yàn)選擇干法分散再次測試,。根據(jù)樣品團(tuán)聚情況選擇文丘里管,，測試結(jié)果重現(xiàn)性也很不錯，隨著壓力的增加,，小顆粒的含量逐漸上升,，這表明摩擦力對樣品分散力更為有效。為了和濕法進(jìn)行對比,，我們選擇與濕法分散最為相近的1bar分散壓力,。干法分散 Mastersizer 3000的檢測結(jié)果如下：
Figure 5 鈉離子電池正極材料樣品用干法在不同壓力下Mastersizer3000粒徑測試結(jié)果以及與乙醇中測試對比
結(jié)論
Conclusion
典型的鈉電正極材料與常規(guī)的鋰電正極材料在水中的分散情況差異很大，會隨著攪拌或超聲反應(yīng)得到大量的小顆粒,，無法得到穩(wěn)定粒徑結(jié)果,。更換為乙醇或者干法分散，樣品結(jié)果重復(fù)性和重現(xiàn)性都非常優(yōu)秀,。
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