鋰離子電池、全固態(tài)電池、燃料電池（干燥室等）的露點(diǎn)計(jì)和濕度測量

鋰離子電池、全固態(tài)電池、燃料電池（干燥室等）的露點(diǎn)計(jì)和濕度測量

新冠狀病毒的傳播極大地改變了我們的日常生活。
遠(yuǎn)程工作變得越來越普遍，電子工作變得更加先進(jìn)，智能手機(jī)、平板電腦、PC 等變得不可缺。

這些電池中經(jīng)常使用“鋰離子電池"。您知道電池不僅持久、小巧，而且環(huán)保嗎？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是有用的。
在鋰離子電池和燃料電池的制造和開發(fā)過程中，濕度和露點(diǎn)控制非常重要。

這次，我們將介紹鋰離子電池、固態(tài)電池和燃料電池的概述，以及 Techne 測量設(shè)備在制造過程中的用處。

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)最古老的電池。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(diǎn)是如果繼續(xù)發(fā)電，氫（H2）會(huì)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(dòng)。由于這些缺點(diǎn)，它沒有導(dǎo)致實(shí)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(dòng)設(shè)備（智能手機(jī)，個(gè)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(dòng)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?yàn)樗撬薪饘僦凶钶p的，并且很容易同時(shí)發(fā)射電子（高電負(fù)性）。

【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(duì)環(huán)境的影響很大，可以說是地球友好型電池。

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(dòng)的機(jī)制。
存儲(chǔ)能量的充電和使用能量的放電的移動(dòng)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(shí)，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(shí)，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?yàn)樗妊趸锘娊赓|(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(huì)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(diǎn)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(diǎn)儀用于控制硫化物電池硫化氫計(jì)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(diǎn)儀、TK-100電容露點(diǎn)計(jì)和MBW973鏡面冷卻（鏡面型）露點(diǎn)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(shí)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(dòng)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(diǎn)計(jì)。
此外，作為燃料的氫氣和甲烷的加濕量對(duì)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(diǎn)儀和 MBW573鏡面冷卻（鏡面）露點(diǎn)儀用于用于研發(fā)和性能評(píng)估。