钠电池材料检测之接触角测量仪对正极材料浸润性进行测试

        接触角测量仪的工作原理基于成像技术和图像处理算法。当液滴与固体表面接触时，液滴的最终形状取决于液滴内部的内聚力和液滴与固体间的粘附力的相对大小。接触角测量仪通过光源照射待测量的液体和固体表面，并用摄像头捕捉液体和固体表面的图像。随后，数据处理系统对捕捉到的图像进行处理和剖析，运用图像处理算法计算出液滴与固体表面之间的夹角，即接触角的大小。

         接触角(θ)是液体在固体表面形成液滴并达到平衡时,在气、液、固三相交点处作气液界面的切线,该切线与固液交界线之间包含液滴的夹角;θ<90°,是亲液状态,角度越小,亲液性越好, θ<10°是超亲液态; θ＞90°,是疏液状态,角度越大,疏水性越好,θ>150°是超疏液态。

         在水平试样表面滴加规定体积的液滴,液滴达到平衡时,用光学成像装置获取液滴与界面的图像,测定接触角,表征样品的润湿性能。动态接触角分析(Dynamic ContactAngle)可以测试液体对固体的浸润性,通过液体对固体材料所形成的接触角的大小判断其浸润性。

         电极中的电解质润湿过程是由毛细管力驱动的自发液体吸附过程,忽略贯性和重力的影响,电极中电解液重量随时间变化的关系可用修正的Lucas-Washburn方程描述,材料浸入电解液后,表面吸收电解液,质量迅速增加。之后,电解液在材料孔隙内浸润,质量慢慢增加,电解液浸润速率主要分分析这个过程的曲线求得,电解液下降离开材料后质量迅速降低,再电极表面的电解液滴落质量缓缓下降。

         t:时间;△m:m-t曲线中电解液的质量;ρsol:溶液密度;Ae:极片样品的横截面积;K:电解液在多孔电极的浸润速率,P:电极孔隙率;reff:电极有效孔径;γlv电解液溶液表面张力;θ,电解液与电极接触角; ŋ 为电解液粘膜度。