當(dāng)下，固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展路徑大致可劃分為無機(jī)陶瓷類電解質(zhì)、有機(jī)聚合物電解質(zhì)以及新興的復(fù)合電解質(zhì)。其中，無機(jī)陶瓷類電解質(zhì)依據(jù)所含元素不同，又能細(xì)分為氧化物、硫化物、鹵化物等類別。硫化物電解質(zhì)因其性能備受青睞，其離子電導(dǎo)率可突破 10?2S/cm，同時(shí)它質(zhì)地更為柔軟，可塑性更高，這使得全固態(tài)電池的組裝過程更加簡便易行。

不過，硫化物電解質(zhì)也面臨諸多技術(shù)難題，尤其是兩大主要瓶頸：水氧穩(wěn)定性差和界面問題。硫化物電解質(zhì)一旦暴露在水和氧氣環(huán)境中，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生有害氣體硫化氫。這一反應(yīng)不僅會(huì)破壞電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)，還會(huì)顯著降低其電化學(xué)性能。因此，從合成階段開始，到檢測、儲(chǔ)存、運(yùn)輸以及后續(xù)處理的整個(gè)過程，都必須在嚴(yán)格的惰性氣氛或干燥室環(huán)境下進(jìn)行。

在硫化物電解質(zhì)檢測過程中，粒度作為必檢項(xiàng)目之一，從前驅(qū)體到正負(fù)極材料、隔膜材料，顆粒粒度大小和分布對(duì)漿料粘度、涂布、材料堆積密度、電池反應(yīng)活性和電池壽命都尤為關(guān)鍵。而固態(tài)電解質(zhì)的粒度大小和分布還會(huì)對(duì)界面反應(yīng)和離子傳輸起到關(guān)鍵作用，因此硫化物電解質(zhì)的粒度測試也備受重視。

目前硫化物電解質(zhì)粒度用干法測試比較普遍，但由于材料粒徑接近亞微米級(jí)，尤其是D50 <1μm，最小顆粒已接近或低于0.1μm，而激光粒度儀干法測試下限為0.1μm，且局限于zui高分散壓力和管路設(shè)計(jì)，難以很好地分散團(tuán)聚緊密的硫化物電解質(zhì)。而采用濕法分散測試硫化物電解質(zhì)材料粒度時(shí)，樣品在光路中是循環(huán)流動(dòng)的，可使用波長較短的輔助光源將檢測下限延伸至0.01μm；對(duì)于樣品的團(tuán)聚，可靈活選擇高能量外置超聲設(shè)備預(yù)分散樣品，突破了分散作用力上限；同時(shí)還可直接檢測研磨過程中的中間漿料，不需要烘干等額外處理，有利于控制生產(chǎn)工藝和提高效率。

樣品和環(huán)境：硫化物電解質(zhì)粉體和砂磨漿料（遇水釋放H₂S有毒氣體），低露點(diǎn)干燥房（-50℃）中操作，需要佩戴防毒面具；手套箱中操作需要保證電源安全接地，并推薦有防靜電和排有機(jī)蒸氣配置。

激光粒度儀主機(jī)：Mastersizer3000+Ultra

附件：小容量Hydro SM進(jìn)樣器

? 樣品分散器，用于存放樣品和分散劑。120毫升的體積取決于所用管道的長度。將樣品手動(dòng)加入罐中。罐內(nèi)的攪拌器攪拌樣品以阻止任何沉降或分離。

? 分散單元控制器，控制容器內(nèi)泵的轉(zhuǎn)速。這將分散劑循環(huán)到光學(xué)主機(jī)中的濕法樣品池

? 樣品檢測區(qū)，測量完成后，樣品可通過排水口處理。

分散介質(zhì)和樣品預(yù)處理：分散介質(zhì)為正庚烷或苯甲醚（添加適合的表面活性劑），每次測樣需要分散介質(zhì)約300-400ml（包括2次清洗）；在手套箱中取樣品約100mg放入小玻璃瓶中,加入15ml左右分散介質(zhì)，密封后外超聲處理，超聲時(shí)注意保持溫度不能升高過多，可使用冰水或冰袋降溫。

儀器設(shè)置和操作：MS3000+Ultra開機(jī)后，在Hydro SM容器內(nèi)加入100ml左右分散介質(zhì)，攪拌2200-2500rpm，待溫度平衡后，運(yùn)行手動(dòng)或SOP測試。

初始化儀器-測量背景，軟件提示加入樣品，用吸管加樣至遮光度范圍內(nèi)，注意取樣代表性。平行測試3次，取平均值；排出樣品后加入干凈介質(zhì)循環(huán)清潔系統(tǒng)，檢查背景是否干凈。

結(jié)果數(shù)據(jù)呈現(xiàn)

圖1 相同超聲條件下，不同分散介質(zhì)粒徑分布圖

圖2 相同分散介質(zhì)，不同超聲條件下粒徑分布圖

圖3 砂磨硫化物漿料直接測試粒徑分布圖

通過以上幾組數(shù)據(jù)可以看到，硫化物電解質(zhì)粉體和漿料都非常精細(xì)，D50預(yù)期小于0.6μm，最小顆粒接近干法分散的最小值。小顆粒散射光角度較大，MS3000+系列的檢測器系統(tǒng)覆蓋了0.015-144°大角度，也保證測試的準(zhǔn)確性；另外，根據(jù)瑞利散射定律，對(duì)于小于1μm的顆粒，散射信號(hào)弱，通過MS3000+Ultra的短波長藍(lán)光可以提高小顆粒的檢測信號(hào)，獲得穩(wěn)定且可靠的信號(hào)，最終通過米氏理論計(jì)算得到粒徑分布。

測試中，超聲是影響濕法分散的關(guān)鍵因素，細(xì)小顆粒傾向于團(tuán)聚能降低表面能，團(tuán)聚一旦發(fā)生，如果要重新分散，則需克服顆粒之間強(qiáng)大的范德華引力，因此需要用更強(qiáng)的外部能量。如果分散能量不夠，樣品粒徑會(huì)偏大或者拖尾。

砂磨結(jié)果有著最小的D90，表明樣品團(tuán)聚程度zui低。樣品通過砂磨工藝制備，通過濕法測試可以在過程中取樣，監(jiān)測砂磨過程，不需烘干后再測試，也避免了干燥時(shí)樣品聚集。