電場(chǎng)中粒子的速度通常指的是電泳遷移率及粒子遷移方向。已知這個(gè)速度時(shí)，通過(guò)應(yīng)用Henry方程，我們可以得到粒子的Zeta電位。亨利（Henry）方程是：

其中 ζ : Zeta電位，  UE : 電泳遷移率， ε: 介電常數(shù)，  η : 粘度， ƒ（Ka） : Henry函數(shù)（1.5或1.0）。

Zeta電位的電泳測(cè)定通常在水性介質(zhì)和中等電解質(zhì)濃度下進(jìn)行，在這種情況下f（Ka）

取值1.5，即Smoluchowski近似。因此，對(duì)適合Smoluchowski模型的系統(tǒng)，即大于0.2微米的粒子分散在含大于10-3摩爾鹽的電解質(zhì)溶液中，使用該算法可以直接從遷移率中計(jì)算Zeta電位。Smoluchowski近似用于彎曲毛細(xì)管樣品池和通用插入樣品池中的水相樣品。對(duì)于非水相的較低介電常數(shù)介質(zhì)中的小粒子，通常采用Huckel近似，f（Ka）取值為1.0。

▲ 歐美克NS-90Z Plus 納米粒度電位分析儀

對(duì)包括電極材料、導(dǎo)電漿料和隔膜漿料等電池材料的Zeta電位測(cè)試，通常有制樣、加樣、分析測(cè)試、結(jié)果輸出等步驟。下面的內(nèi)容將介紹多種不同理化特點(diǎn)的電池漿料適用的測(cè)試環(huán)境、測(cè)試方法的開發(fā)、報(bào)告結(jié)果的解讀等。

Zeta電位測(cè)試常用樣品池包括水性樣品用的通用U型折疊毛細(xì)管樣品池和有機(jī)介質(zhì)專用的插入式電極搭配石英比色皿的通用插入式樣品池（Dip-cell）。

通用U型折疊毛細(xì)管樣品池是塑料材質(zhì)的可拋棄式樣品池，價(jià)格相對(duì)低廉，使用便捷，可兼容大多數(shù)水性樣品的測(cè)試，是搭配NS-90Z Plus最常使用的Zeta電位分析樣品池，除了用于常規(guī)Zeta電位測(cè)試外，可連接滴定儀進(jìn)行等電點(diǎn)快速測(cè)試分析。通用插入式樣品池具有良好的化學(xué)兼容性以及電極間的狹窄空間，可在同樣的電壓下獲得更高的電場(chǎng)強(qiáng)度，有利于低電導(dǎo)率有機(jī)介質(zhì)中的顆粒Zeta電位的測(cè)試。

對(duì)于折射率差值很小的樣品，比如分散于NMP（折射率1.469）中的改性聚偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯樹脂（PVDF-TrFE-CTFE折射率1.45±0.05）材料，最低固含量會(huì)高很多，通常最低固含量需要在0.1-1% （w/v）量級(jí)才能有足夠的散射光強(qiáng)進(jìn)行Zeta電位測(cè)量。對(duì)于特定樣品進(jìn)行一個(gè)成功的Zeta電位測(cè)量的最低固含量，應(yīng)該由試驗(yàn)實(shí)際測(cè)試得到。

由于Zeta電位測(cè)量過(guò)程中的散射光在向前的角度采集，因此激光應(yīng)該保證能夠穿過(guò)樣品。如果樣品的固含量過(guò)高，則激光將會(huì)由于樣品的重復(fù)散射衰減，降低了檢測(cè)到的散射光光強(qiáng)。為了補(bǔ)償此影響，衰減器會(huì)讓更多的激光通過(guò)。

總的來(lái)說(shuō)，樣品的適宜測(cè)試固含量范圍須由測(cè)試方法開發(fā)和方法的驗(yàn)證來(lái)確定，使測(cè)試Zeta電位的結(jié)果準(zhǔn)確反應(yīng)樣品情況并具有穩(wěn)健性。

大多數(shù)樣品的分散相，可以歸于以下兩類：

1）介電常數(shù)大于20的分散劑被定義為極性分散劑，如乙醇和水。

2）介電常數(shù)小于20的分散劑被定義為非極性或低極性分散劑，如碳?xì)浠衔镱?、高?jí)醇類。

多數(shù)鋰電漿料樣品要求稀釋，Zeta電位的結(jié)果依賴于分散相的組成，稀釋介質(zhì)對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的可靠性是非常重要的。對(duì)于高固含量漿料的Zeta電位測(cè)試，可盡量在保持漿料顆粒Zeta電位不變的條件下進(jìn)行稀釋。需要遵循的程序是從原始體系變?yōu)榭捎糜跍y(cè)量的稀釋樣品后，Zeta電位不變。這就要求在稀釋時(shí)，不僅原始體系和稀釋后體系之間的顆粒及其表面保持相同，而且介質(zhì)保持相同的電化學(xué)性質(zhì)，有相同的pH值和各種離子濃度，也即除了顆粒濃度，懸浮液的其他特性都不變。

制備樣品最關(guān)鍵的地方，是在稀釋過(guò)程中，保留納米顆粒表面的真實(shí)帶電狀態(tài)。最佳的辦法就是通過(guò)過(guò)濾或離心原始樣品，得到澄清的分散劑，使用這種分散劑稀釋原有固含量樣品，這種方式最大程度維持了顆粒表面與液體之間的平衡。

此外，讓樣品自然沉淀，使用上清液中留下的小粒子來(lái)檢測(cè)，也是可以參考的方法。Smoluchowski近似理論表明，在忽略慣性項(xiàng)，雙電層厚度遠(yuǎn)小于顆粒半徑時(shí)， Zeta電位與粒徑的參數(shù)無(wú)關(guān)，所以檢測(cè)上清液的小顆粒就可以表觀顯示整體顆粒表面電位情況。在粒子較大時(shí)，也可以將離心獲得的上層清液作為稀釋液，用來(lái)稀釋樣品，以獲取代表性的測(cè)試結(jié)果。對(duì)于用第三相（乳化劑）穩(wěn)定的通常不混溶的油相和水相的乳液，離心方法不適用。

對(duì)于pH非中性水性樣品的稀釋通常會(huì)導(dǎo)致體系pH值的變化，從而使Zeta電位結(jié)果發(fā)生偏移。如果要判斷漿料批次之間一致性或不同批次樣品之間的差異，而不嚴(yán)格要求測(cè)量Zeta電位的絕對(duì)真值，直接用去離子水平行稀釋多個(gè)樣品測(cè)試、比對(duì)結(jié)果也不失為一個(gè)簡(jiǎn)單快速且有效的方式，但需要對(duì)測(cè)試條件進(jìn)行方法開發(fā)。

通常隨著稀釋倍率提高，探測(cè)器光子數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，需要通過(guò)測(cè)試不同稀釋條件下Zeta電位結(jié)果的重現(xiàn)性和趨勢(shì)變化，找到Zeta電位結(jié)果不明顯受濃度變化的影響且能夠?qū)Σ町悩悠愤M(jìn)行區(qū)分的條件作為最終的測(cè)試條件。

擴(kuò)散屏障法是一種通過(guò)最小化測(cè)量過(guò)程的影響來(lái)可靠地測(cè)量樣品電泳遷移率的方法。當(dāng)樣品與施加了電場(chǎng)的電極接觸會(huì)導(dǎo)致樣品發(fā)生變性或聚集，導(dǎo)致Zeta電位明顯變化時(shí)，NS-90Z Plus納米粒度電位儀利用擴(kuò)散屏障法將樣品顆粒與電極分離，可以很好地避免電極接觸對(duì)測(cè)試的影響。

擴(kuò)散屏障法制樣時(shí)通常加入較小的樣品量，用與樣品滲透壓接近的緩沖介質(zhì)將樣品與電極分離。由于這種保護(hù)僅由樣品與電極的距離提供，在樣品擴(kuò)散到電極之前，樣品都不會(huì)受到影響，使得樣品的測(cè)量結(jié)果更加可靠。

影響Zeta電位的最重要因素是pH。沒有引用pH值的Zeta電位值，可以說(shuō)是沒有意義的數(shù)字。在不同pH值條件下的Zeta電位曲線上易于發(fā)現(xiàn)，在低pH時(shí)Zeta電位通常呈現(xiàn)正值，而在更高pH時(shí)為較低正值或是負(fù)值。曲線通過(guò)零Zeta電位的點(diǎn)即等電點(diǎn)（isoelectric point）。一般情況下它是膠體/漿料系統(tǒng)最不穩(wěn)定的點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用制漿配方、投料順序和混合工藝等都是非常重要的需要避開的參考指標(biāo)。

OMEC系列納米和電位分析儀對(duì)Zeta電位等電點(diǎn)的測(cè)試，可以配置不同pH樣品分別測(cè)試，將結(jié)果進(jìn)行曲線制圖，查找等電點(diǎn)數(shù)據(jù)。更常用的方式則是使用MPT多用途滴定附件遵循儀器軟件的測(cè)量步驟設(shè)置快速自動(dòng)執(zhí)行pH滴定測(cè)試。待測(cè)試結(jié)束后，在結(jié)果分析頁(yè)面，可以數(shù)據(jù)表和圖形形式查看滴定結(jié)果，并獲取等電點(diǎn)的數(shù)據(jù)。