粉体颗粒在液相介质中分离散开并在整个液相中均匀分布的过程,主要包括润湿、解团聚及分散颗粒的稳定化三个阶段。
润湿:将气相二氧化硅粉体缓慢地加入混合体系中(比如高纯水) 形成的旋涡,使吸附在粉体表面的空气或杂质被水取代的过程。气相二氧化硅由于其非常高的比表面积,表面含有大量的—OH基 团,可以与水和粉末之间形成强烈的相互作用。同时气相二氧化硅结构蓬松,含有大量微孔和气体,所以气相法二氧化硅相对于其他无机粉末难以润湿,通俗地说就 是吃粉比较困难。为了提高润湿效果,提高生产效率,可以适当地在水中添加少量的添加剂,但该添加剂必须对电池电解液无任何负面影响。
解团聚:当气相二氧化硅被充分润湿后,可以通过机械剪切搅拌等方法,使较大粒径的聚集体分散为较小的颗粒。气相法二氧化硅存在形态:原始颗粒,附聚体,团聚体(如图2)。
原始颗粒的粒径在10纳米以下,但实际上气相法二氧化硅的不可能以原始粒径的状态存在,所谓的分散就是将粉体由数百纳米以上的团聚体(图3)分散到几十到一百纳米(图2)。 由于气相二氧化硅的特殊性,要达到比较好的分散,对于设备和分散工艺(转速,时间,配方和浓度)有一定的要求。特别是在粉末充分润湿和设备条件允许的情况 下,应当尽可能地在高含固量情况下进行分散,这时体系粘度较高,粉末在分散过程中受到的剪切力够大,有利于粉体的解团聚。
稳定化:保证粉体颗粒在液相体系中保持长期的均匀分散。这是极其重要的一步,前面通过并不算轻松的润湿和分散得到的分散液,如果分散得不到良好的稳定,由于气相二氧化硅超强的表面能作用,在存放和运输过程中,聚集体重新凝聚为附聚体,即出现返粗现象。在高含固量体系时就会使体系粘度增高,形成所谓的固体胶;在低含固量体系中,会产生粒子的团聚和沉淀。这些都是分散好的粒子没有得到很好稳定的例子。这些变化有的可以通过肉眼直接观察得出,有的则必须通过仪器才能检测出来。
稳定化在理论上可以通过对已分散粒子的进行立体化保护、静电排斥和溶剂化链改性处理等途径得到实现。
通过以上分析说明,只有在的胶体应当是在润湿、分散和稳定三方面都做得较好,才能最终获得比较好的胶体
综上所述:气相二氧化硅分散比较难,如果要达到比较高的含固量,同时胶体粘度要低,稳定性好, 粒度细并且分布均一,必然对分散设备和工艺提出较高的要求。