鋰離子電池、全固態(tài)電池、燃料電池的露點計和濕度測量技術(shù)

什么是電池？

電池是將物質(zhì)的化學(xué)或物理反應(yīng)釋放的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。 不能充電的一次性電池稱為原電池，可以多次充電和使用的可充電電池稱為二次電池。 鋰離子電池是二次電池。

到目前為止的電池

1800年研制的伏打電池?fù)?jù)說是科學(xué)古老的電池。 正極采用銅（Cu）板，負(fù)極采用鋅（Zn）板，稀硫酸（H2SO4）為電解質(zhì)，通過化學(xué)反應(yīng)提取電力。
缺點是如果繼續(xù)發(fā)電，氫（H2）會積聚在銅板周圍，導(dǎo)致電子轉(zhuǎn)移出現(xiàn)問題，使電流難以流動。 由于這些缺點，它沒有導(dǎo)致實際應(yīng)用。
此后，開發(fā)了鉛酸電池、丹尼爾電池、汞電池等各種電池。 鉛酸蓄電池在汽車電池中仍被廣泛使用。 在1900年代，堿性/錳電池開始在家庭中廣泛使用。
目前，環(huán)保型鋰離子電池、固態(tài)電池、燃料電池已經(jīng)發(fā)展成為主流。
特別是作為二次電池的鋰離子電池，自1980年左右開始研究，用于大多數(shù)移動設(shè)備（智能手機，個人電腦等），已成為我們生活中*一部分。 Techne Measurement 產(chǎn)品還深入?yún)⑴c鋰離子電池的制造。

二次電池 ~ 鋰離子電池 / 全固態(tài)電池 ~

鋰離子電池是通過在正極材料和負(fù)極材料之間移動鋰離子來充電和放電的二次電池。

鋰離子電池/固態(tài)電池材料

【正極材料】
鋰離子
*過渡金屬氧化物，例如鈷基，例如LiCoO2，錳基，例如LiMn204等。
*鋰是元素周期表中的第三種，被認(rèn)為適用于電池，因為它是所有金屬中最輕的，并且很容易同時發(fā)射電子（高電負(fù)性）。 鋰的主要生產(chǎn)國是澳大利亞、智利和阿根廷。

【負(fù)極材料】
碳基材料
的例子：石墨、石墨、硬碳、鈦酸鹽、鍺、硅等。

【分離器】
溶解電解質(zhì)鹽，如LiPF6和LiBF4在環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合溶劑中

【容器】
金屬外殼、層壓材料等鋰離子電池
不使用汞或鎘，對環(huán)境的影響很大，可以說是地球友好型電池。

TE-660
露點變送器

聚合物露點儀

• 聚合物配方

• ±2°Cdp

• 本地

• -60~+20°Cdp



MBW973

低露點范圍內(nèi)高精度測量的新暢銷書

• 鏡子

• ±0.1°Cdp

• 本地

• 便攜式

• -100~+20°Cdp

• -60~+20°Cdp

鋰離子電池/固態(tài)電池/硫化物電池的原理

鋰離子電池中的正負(fù)極材料具有層狀結(jié)構(gòu)。 它是鋰離子在正極和負(fù)極之間移動的機制。
存儲能量的充電和使用能量的放電的移動方式不同。 由于鋰離子帶正電荷（Li+），當(dāng)鋰離子從含有鋰離子的負(fù)極材料中退出時，負(fù)極帶負(fù)電荷。
通過將這種負(fù)電荷作為電子從電池中提取，可以獲得電能。 這就是放電反應(yīng)。 另一方面，如果從外部注入電力以將電子捕獲到負(fù)極中，則負(fù)極材料將帶負(fù)電荷。 為了抵消這種負(fù)電荷，來自正極側(cè)的鋰離子被吸入負(fù)極。 這是充電反應(yīng)。
當(dāng)電解質(zhì)為固體時，稱為全固態(tài)電池。
硫化物基電池與鋰離子電池和固態(tài)電池具有相同的原理。
通過制造電解質(zhì)硫化物，研究正在進(jìn)行中，因為它比氧化物基電解質(zhì)具有更高的離子電導(dǎo)率和更高的可塑性。

Techne 測量有助于鋰離子電池、固態(tài)電池和硫化物電池

在鋰離子電池和固態(tài)電池的制造過程中，水分是主要敵人。
如果混入水分，不僅會導(dǎo)致質(zhì)量下降，還可能發(fā)生意想不到的化學(xué)反應(yīng)，引起火災(zāi)和爆炸。
因此，鋰離子電池的制造過程在干燥室和手套箱中進(jìn)行。
為了清除制造過程中的嚴(yán)格條件，測量和控制溫度、濕度和露點溫度非常重要。
此外，不斷測量環(huán)境以最大限度地降低保持干燥室干燥的成本也很重要。

EE33溫濕度露點儀用于控制硫化物電池硫化氫計中硫化氫的濃度，并控制涂層過程中的溫度和濕度。
使用在溶劑氣氛中特別有效的TE-660聚合物露點儀、TK-100電容露點計和MBW973鏡面冷卻（鏡面型）露點儀。

燃料電池

燃料電池不使用累積的電力，如原電池或二次電池。 它是一種使氫氣和氧氣反應(yīng)并將能量轉(zhuǎn)化為電能的電池。 由于電能是直接從燃料的化學(xué)能中獲得的，因此損耗極小，并且在發(fā)電的同時產(chǎn)生熱量，因此它是一種備受關(guān)注的高效電池。

燃料電池材料

【催化劑】碳基、鉑等 【電解質(zhì)膜】氫氧化鉀、磷酸等
【燃料來源】天然氣、純氫等

燃料電池的類型

燃料電池根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)和電解質(zhì)類型分為五種類型。
1） 聚合物電解質(zhì)燃料電池 2） 堿性電解質(zhì)燃料電池 3） 磷酸燃料電池 4） 熔融碳酸鹽燃料電池 5） 固體氧化物燃料電池

燃料電池原理

我們使用電解水的逆反應(yīng)。 在燃料電池內(nèi)部，許多像板一樣的電池堆疊在一起。 電池具有正極，負(fù)極和電解質(zhì)。 在負(fù)極，氫在鉑（Pt）的催化作用下分解成氫離子和電子。 然后，氫離子通過電解質(zhì)移動到正極，電子通過電線流向正極。 在正極，空氣中的氧氣與通過電解質(zhì)的氫離子和電子反應(yīng)產(chǎn)生水。

Techne 測量可以為燃料電池做出什么貢獻(xiàn)

控制燃料電池中使用的空氣、氫氣、甲烷等的純度。 純度的確認(rèn)通常由準(zhǔn)產(chǎn)品的量控制。
因此，純度是通過測量少量水分來確定的，這是雜質(zhì)的典型例子。

為此，使用了TK-100電容式露點計。
此外，作為燃料的氫氣和甲烷的加濕量對于提高燃料效率非常重要。
另一方面，有必要抑制測量過程中冷凝的發(fā)生。 為此，EE33溫濕度露點儀和 MBW573鏡面冷卻（鏡面）露點儀用于用于研發(fā)和性能評估。