tekhne露點(diǎn)計(jì)在鋰離子電池/全固態(tài)電池/燃料電池行業(yè)的運(yùn)用

我們的日常生活發(fā)生了巨大的變化。
遠(yuǎn)程工作已成為常態(tài)，電腦化進(jìn)一步進(jìn)步，智能手機(jī)、平板電腦、電腦等已成為不可缺。

這些電池通常使用鋰離子電池。您是否知道電池不僅持久耐用、結(jié)構(gòu)緊湊，而且還環(huán)保？為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)，高效、環(huán)保的鋰離子電池和燃料電池受到高度重視。
濕度和露點(diǎn)控制在鋰離子電池和燃料電池的制造和開發(fā)過程中也極其重要。

這次，我們將介紹鋰離子電池、全固態(tài)電池和燃料電池的概述，以及Techne Instrumentation的設(shè)備如何在制造過程中發(fā)揮作用。

TK-100
在線露點(diǎn)儀

Techne測(cè)量暢銷書

• 電容式

• ±2℃dp

• 安裝型

• -100～+20℃dp

• 生產(chǎn)計(jì)劃管理



MBW573

高露點(diǎn)型號(hào)

• 鏡面（鏡面）型

• ±0.1℃dp

• 安裝型

• -60～+20℃dp

• ～+95℃dp

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)化為電能的裝置。不能充電的一次性電池稱為一次電池，可以多次充電使用的電池稱為二次電池。鋰離子電池屬于二次電池。

電池的歷史

伏打電池于1800年開發(fā)出來，據(jù)說是科學(xué)古老的電池。使用銅(Cu)板作為正極、鋅(Zn)板作為負(fù)極、稀硫酸(H 2 SO 4 )作為電解質(zhì)，通過化學(xué)反應(yīng)提取電力。缺點(diǎn)是如果繼續(xù)發(fā)電，氫氣(H 2 )會(huì)積聚
在銅板周圍，導(dǎo)致電子交換出現(xiàn)問題，使電流難以流動(dòng)。由于這些缺點(diǎn)，它沒有投入實(shí)際使用。 此后又開發(fā)出了多種電池，包括鉛酸電池、丹尼爾電池、汞電池等。汽車電池中仍廣泛使用鉛酸電池。 1900年代，堿性/錳電池開始在家庭中使用。 目前，環(huán)保型鋰離子電池、全固態(tài)電池、燃料電池等已得到發(fā)展并成為主流。 特別是鋰離子電池等二次電池自1980年左右開始研究，并應(yīng)用于大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備（智能手機(jī)、電腦等）中，使其在我們的生活中不可缺。 Techne Keisaku產(chǎn)品也深度涉足鋰離子電池的生產(chǎn)。

二次電池～鋰離子電池/全固態(tài)電池～

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

鋰離子電池/全固態(tài)電池材料

[正極材料]
鋰離子
* 含有過渡金屬氧化物 示例：鈷系如 LiCoO 2、錳系如 LiMn2O4 等
*鋰是元素周期表中的第三位，是最輕的金屬，同時(shí)放出電子，因其易于使用的特性（高電負(fù)性）而被認(rèn)為適合用于電池。 鋰的主要生產(chǎn)國是澳大利亞、智利和阿根廷。

[負(fù)極材料]
碳系材料的例子
：石墨、石墨、硬碳、鈦酸鹽、Ge、Si等。

[隔膜]將LiPF 6、LiBF 4等電解質(zhì)鹽溶解
在環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合溶劑中。

[容器]鋰離子電池的
金屬外殼和層壓材料等
不含對(duì)環(huán)境影響較大的汞或鎘，因此對(duì)環(huán)境友好。

TE-660
露點(diǎn)變送器

聚合物露點(diǎn)儀

• 聚合物配方

• ±2℃dp

• 安裝型

• -60～+20℃dp



MBW973

低露點(diǎn)范圍內(nèi)高精度測(cè)量的新暢銷產(chǎn)品

• 鏡面（鏡面）型

• ±0.1℃dp

• 安裝型

• 便攜的

• -100～+20℃dp

• -60～+20℃dp

鋰離子電池/全固態(tài)電池/硫化物電池原理

鋰離子電池的正極和負(fù)極材料均具有層狀結(jié)構(gòu)。這就是鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)的機(jī)制。
充電（存儲(chǔ)能量）和放電（使用能量）的操作方式不同。 鋰離子帶有正電荷（Li+），因此當(dāng)鋰離子從含有鋰離子的負(fù)極材料中釋放出來時(shí)，負(fù)極就會(huì)帶負(fù)電。
可以通過從電池中提取負(fù)電荷作為電子來獲得電力。這是放電反應(yīng)。另一方面，當(dāng)從外部施加電力且電子被帶入負(fù)極時(shí)，負(fù)極材料帶負(fù)電。為了消除這種負(fù)電荷，來自正極的鋰離子被帶入負(fù)極。這就是充電反應(yīng)。

如果電解質(zhì)是固態(tài)，則稱為全固態(tài)電池。
硫化物電池的工作原理與鋰離子電池和全固態(tài)電池相同。
使用硫化物作為電解質(zhì)的研究正在取得進(jìn)展，因?yàn)樗妊趸镫娊赓|(zhì)具有更高的離子電導(dǎo)率和更高的可塑性。

TechneMeasurement能為鋰離子電池/全固態(tài)電池/硫化物電池做出什么貢獻(xiàn)

水分是鋰離子電池和全固態(tài)電池制造過程中的大敵。
如果水分混入，不僅會(huì)導(dǎo)致品質(zhì)惡化，還會(huì)產(chǎn)生意外的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。
因此，鋰離子電池的制造過程是在干燥室或手套箱中進(jìn)行的。
為了滿足制造過程中的嚴(yán)格條件，測(cè)量和控制溫度、濕度和露點(diǎn)溫度非常重要。
不斷測(cè)量環(huán)境也很重要，以便最大限度地降低保持干燥室干燥的成本。

EE33溫濕度露點(diǎn)儀用于控制硫化電池的硫化氫濃度以及控制涂裝過程中的溫濕度。
使用在溶劑氣氛中特別有效的 TE-660 聚合物露點(diǎn)計(jì)、TK-100 電容式露點(diǎn)計(jì)和 MBW973 鏡面冷卻（鏡面型）露點(diǎn)計(jì)。

燃料電池

燃料電池不是使用儲(chǔ)存電力的一次或二次電池，而是使氫和氧發(fā)生反應(yīng)并將產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能的電池。由于電能直接從燃料的化學(xué)能中獲得，損失很少，而且由于在發(fā)電的同時(shí)產(chǎn)生熱量，因此是一種備受關(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、純氫氣等

燃料電池的類型

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

燃料電池原理

它利用水電解的逆反應(yīng)。 在燃料電池內(nèi)部，許多板狀電池一層一層地堆疊在一起。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)流到正極，電子通過電線流到正極。在正極，空氣中的氧氣、電解質(zhì)中的氫離子和電子發(fā)生反應(yīng)生成水。

Techne 測(cè)量可以為燃料電池做出什么貢獻(xiàn)

燃料電池中使用的空氣、氫氣、甲烷等的純度受到控制。純度通常通過準(zhǔn)物質(zhì)的量來控制。
因此，純度是通過測(cè)量水的量來確定的，水是一種典型的雜質(zhì)。

為此，使用了 TK-100 電容式露點(diǎn)計(jì)。
另外，為了提高燃料效率，燃料氫和甲烷的加濕量很重要。
另一方面，有必要防止測(cè)量過程中形成冷凝。為此，采用EE33溫濕度露點(diǎn)計(jì)和MBW573鏡面冷卻型（鏡面式）露點(diǎn)計(jì)，為研發(fā)和性能評(píng)估做出貢獻(xiàn)。