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部的內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，數據處理系統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,角度越小,親液性越好, θ<10°是超親液態; θ＞90°,是疏液狀態,角度越大,疏水性越好,θ>150°是超疏液態。

         在水平試樣表面滴加規定體積的液滴,液滴達到平衡時,用光學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。

         電極中的電解質潤濕過程是由毛細管力驅動的自發液體吸附過程,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,質量迅速增加。之后,電解液在材料孔隙內浸潤,質量慢慢增加,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量迅速降低,再電極表面的電解液滴落質量緩緩下降。

         t:時間;△m:m-t曲線中電解液的質量;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。