如何用zeta电位评价浆料分散稳定性？

大家好！我是不言，这是我的第169篇原创文章。

今天来聊一聊如何用zeta电位评价浆料分散稳定性？

今天这篇文章主要是基于刘玉青博士的新书《锂电工艺密码揭秘粉体与流体的微观世界》的总结。

Zeta电位是评价锂电浆料分散稳定性的关键指标。

1.Zeta电位评价分散稳定性的原理

双电层理论

颗粒表面电荷吸引溶液中相反电荷离子，形成 “固定层+扩散层” 双电层结构。

Zeta电位定义为滑动剪切面处的电势，反映颗粒间静电斥力强度。

DLVO理论

颗粒间存在范德华引力与静电斥力的竞争

Zeta电位绝对值越大 → 静电斥力越强 → 抵消引力 → 抑制团聚。Zeta电位绝对值过小 → 引力主导 → 颗粒团聚沉降。

临界稳定值

2.具体评价方法

2.1测量Zeta电位

测量工具电泳法、电渗法。

关键参数

PH值显著影响表面电荷。

示例石墨在PH=7时Zeta=-55 mV，PH=4时降至-35 mV（稳定性下降）。

杂质离子高浓度反离子压缩双电层，降低Zeta电位绝对值。

2.2稳定性关联分析

水系浆料

需维持Zeta < -40 mV（如添加CMC后达-50 mV），通过静电斥力抑制团聚。

油性浆料

有机溶剂（如NMP）介电常数低，Zeta电位普遍较小（通常<30 mV），稳定性更多依赖空间位阻（如PVDF的分子链包裹）。

2.3工艺优化验证

调整分散剂

添加CMC可提升负极浆料Zeta至-60 mV，增强静电稳定。

控制PH值

正极浆料需避免碱性环境（PH>9易引发残碱反应，降低电位），建议PH=7–8。

监测动态变化

合浆过程中Zeta电位波动 >10 mV 预示分散恶化。

3.改善分散稳定性的措施

添加剂调控

添加阴离子分散剂（如CMC）或表面活性剂，提高Zeta电位绝对值。

溶剂净化

去除杂质离子（如Ca²、Mg²），防止双电层压缩。

PH调节

水系浆料维持弱碱性（PH=8–10），油性浆料控制溶剂极性。

工艺适配

高Zeta电位浆料适用高速搅拌；低Zeta体系需加强位阻稳定（如增加PVDF分子量）。

4.实际应用案例

负极浆料

未加CMC时Zeta≈-35 mV → 添加1% CMC后升至-55 mV，沉降率降低90%。

正极浆料

PVDF-NMP体系中Zeta≈±20 mV，需依赖高分子链位阻作用，通过提高PVDF分子量增强稳定性。

通过监测和优化Zeta电位，可定量指导浆料配方与工艺设计，确保极片涂布均匀性及电池性能一致性。

以上内容均为本人日常工作，交流，阅读文献所得，由于本人能力有限，文中阐述观点难免会有疏漏，欢迎业内同仁积极交流，共同进步！

参考资料

1.《锂电工艺密码揭秘粉体与流体的微观世界》PPT，刘玉青

原文标题:如何用zeta电位评价浆料分散稳定性？