鈉電池材料檢測之接觸角測量儀對正極材料浸潤性進行測試

        接觸角測量儀的工作原理基于成像技術(shù)和圖像處理算法。當液滴與固體表面接觸時，液滴的最終形狀取決于液滴內(nèi)部的內(nèi)聚力和液滴與固體間的粘附力的相對大小。接觸角測量儀通過光源照射待測量的液體和固體表面，并用攝像頭捕捉液體和固體表面的圖像。隨后，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對捕捉到的圖像進行處理和剖析，運用圖像處理算法計算出液滴與固體表面之間的夾角，即接觸角的大小。

         接觸角(θ)是液體在固體表面形成液滴并達到平衡時,在氣、液、固三相交點處作氣液界面的切線,該切線與固液交界線之間包含液滴的夾角;θ<90°,是親液狀態(tài),角度越小,親液性越好, θ<10°是超親液態(tài); θ＞90°,是疏液狀態(tài),角度越大,疏水性越好,θ>150°是超疏液態(tài)。

         在水平試樣表面滴加規(guī)定體積的液滴,液滴達到平衡時,用光學(xué)成像裝置獲取液滴與界面的圖像,測定接觸角,表征樣品的潤濕性能。動態(tài)接觸角分析(Dynamic ContactAngle)可以測試液體對固體的浸潤性,通過液體對固體材料所形成的接觸角的大小判斷其浸潤性。

         電極中的電解質(zhì)潤濕過程是由毛細管力驅(qū)動的自發(fā)液體吸附過程,忽略貫性和重力的影響,電極中電解液重量隨時間變化的關(guān)系可用修正的Lucas-Washburn方程描述,材料浸入電解液后,表面吸收電解液,質(zhì)量迅速增加。之后,電解液在材料孔隙內(nèi)浸潤,質(zhì)量慢慢增加,電解液浸潤速率主要分分析這個過程的曲線求得,電解液下降離開材料后質(zhì)量迅速降低,再電極表面的電解液滴落質(zhì)量緩緩下降。

         t:時間;△m:m-t曲線中電解液的質(zhì)量;ρsol:溶液密度;Ae:極片樣品的橫截面積;K:電解液在多孔電極的浸潤速率,P:電極孔隙率;reff:電極有效孔徑;γlv電解液溶液表面張力;θ,電解液與電極接觸角; ? 為電解液粘膜度。