tekhne露點計在鋰離子電池/全固態電池/燃料電池行業的運用

我們的日常生活發生了巨大的變化。
遠程工作已成為常態，電腦化進一步進步，智能手機、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、結構緊湊，而且還環保？為了實現可持續發展的社會，高效、環保的鋰離子電池和燃料電池受到高度重視。
濕度和露點控制在鋰離子電池和燃料電池的制造和開發過程中也極其重要。

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

TK-100
在線露點儀

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• 安裝型

• -100～+20℃dp

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MBW573

高露點型號

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• ±0.1℃dp

• 安裝型

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什么是電池？

電池是將物質的化學或物理反應釋放的能量轉化為電能的裝置。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年開發出來，據說是科學古老的電池。使用銅(Cu)板作為正極、鋅(Zn)板作為負極、稀硫酸(H 2 SO 4 )作為電解質，通過化學反應提取電力。缺點是如果繼續發電，氫氣(H 2 )會積聚
在銅板周圍，導致電子交換出現問題，使電流難以流動。由于這些缺點，它沒有投入實際使用。 此后又開發出了多種電池，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，環保型鋰離子電池、全固態電池、燃料電池等已得到發展并成為主流。 特別是鋰離子電池等二次電池自1980年左右開始研究，并應用于大多數移動設備（智能手機、電腦等）中，使其在我們的生活中不可缺。 Techne Keisaku產品也深度涉足鋰離子電池的生產。

二次電池～鋰離子電池/全固態電池～

鋰離子電池是通過鋰離子在正極材料和負極材料之間移動來充電和放電的二次電池。

鋰離子電池/全固態電池材料

[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，同時放出電子，因其易于使用的特性（高電負性）而被認為適合用于電池。 鋰的主要生產國是澳大利亞、智利和阿根廷。

[負極材料]
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等電解質鹽溶解
在環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
不含對環境影響較大的汞或鎘，因此對環境友好。

TE-660
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鋰離子電池/全固態電池/硫化物電池原理

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

如果電解質是固態，則稱為全固態電池。
硫化物電池的工作原理與鋰離子電池和全固態電池相同。
使用硫化物作為電解質的研究正在取得進展，因為它比氧化物電解質具有更高的離子電導率和更高的可塑性。

TechneMeasurement能為鋰離子電池/全固態電池/硫化物電池做出什么貢獻

水分是鋰離子電池和全固態電池制造過程中的大敵。
如果水分混入，不僅會導致品質惡化，還會產生意外的化學反應，導致火災或爆炸。
因此，鋰離子電池的制造過程是在干燥室或手套箱中進行的。
為了滿足制造過程中的嚴格條件，測量和控制溫度、濕度和露點溫度非常重要。
不斷測量環境也很重要，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 聚合物露點計、TK-100 電容式露點計和 MBW973 鏡面冷卻（鏡面型）露點計。

燃料電池

燃料電池不是使用儲存電力的一次或二次電池，而是使氫和氧發生反應并將產生的能量轉化為電能的電池。由于電能直接從燃料的化學能中獲得，損失很少，而且由于在發電的同時產生熱量，因此是一種備受關注的高效電池。

燃料電池材料

[催化劑] 碳基、鉑等
[電解質膜] 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

根據電化學反應和電解質類型，燃料電池分為五種類型。
1) 聚合物電解質燃料電池 (PEFC)
2) 堿性電解質燃料電池 (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。 在燃料電池內部，許多板狀電池一層一層地堆疊在一起。電池具有正極、負極和電解質。在負極，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、電解質中的氫離子和電子發生反應生成水。

Techne 測量可以為燃料電池做出什么貢獻

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

為此，使用了 TK-100 電容式露點計。
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，有必要防止測量過程中形成冷凝。為此，采用EE33溫濕度露點計和MBW573鏡面冷卻型（鏡面式）露點計，為研發和性能評估做出貢獻。