锂离子电池、全固态电池、燃料电池的露点计和湿度测量技术

什么是电池？

电池是将物质的化学或物理反应释放的能量转换为电能的装置。 不能充电的一次性电池称为原电池，可以多次充电和使用的可充电电池称为二次电池。 锂离子电池是二次电池。

到目前为止的电池

1800年研制的伏打电池据说是科学古老的电池。 正极采用铜（Cu）板，负极采用锌（Zn）板，稀硫酸（H2SO4）为电解质，通过化学反应提取电力。
缺点是如果继续发电，氢（H2）会积聚在铜板周围，导致电子转移出现问题，使电流难以流动。 由于这些缺点，它没有导致实际应用。
此后，开发了铅酸电池、丹尼尔电池、汞电池等各种电池。 铅酸蓄电池在汽车电池中仍被广泛使用。 在1900年代，碱性/锰电池开始在家庭中广泛使用。
目前，环保型锂离子电池、固态电池、燃料电池已经发展成为主流。
特别是作为二次电池的锂离子电池，自1980年左右开始研究，用于大多数移动设备（智能手机，个人电脑等），已成为我们生活中*一部分。 Techne Measurement 产品还深入参与锂离子电池的制造。

二次电池 ~ 锂离子电池 / 全固态电池 ~

锂离子电池是通过在正极材料和负极材料之间移动锂离子来充电和放电的二次电池。

锂离子电池/固态电池材料

【正极材料】
锂离子
*过渡金属氧化物，例如钴基，例如LiCoO2，锰基，例如LiMn204等。
*锂是元素周期表中的第三种，被认为适用于电池，因为它是所有金属中最轻的，并且很容易同时发射电子（高电负性）。 锂的主要生产国是澳大利亚、智利和阿根廷。

【负极材料】
碳基材料
的例子：石墨、石墨、硬碳、钛酸盐、锗、硅等。

【分离器】
溶解电解质盐，如LiPF6和LiBF4在环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合溶剂中

【容器】
金属外壳、层压材料等锂离子电池
不使用汞或镉，对环境的影响很大，可以说是地球友好型电池。

TE-660
露点变送器

聚合物露点仪

• 聚合物配方

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• -60~+20°Cdp



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锂离子电池/固态电池/硫化物电池的原理

锂离子电池中的正负极材料具有层状结构。 它是锂离子在正极和负极之间移动的机制。
存储能量的充电和使用能量的放电的移动方式不同。 由于锂离子带正电荷（Li+），当锂离子从含有锂离子的负极材料中退出时，负极带负电荷。
通过将这种负电荷作为电子从电池中提取，可以获得电能。 这就是放电反应。 另一方面，如果从外部注入电力以将电子捕获到负极中，则负极材料将带负电荷。 为了抵消这种负电荷，来自正极侧的锂离子被吸入负极。 这是充电反应。
当电解质为固体时，称为全固态电池。
硫化物基电池与锂离子电池和固态电池具有相同的原理。
通过制造电解质硫化物，研究正在进行中，因为它比氧化物基电解质具有更高的离子电导率和更高的可塑性。

Techne 测量有助于锂离子电池、固态电池和硫化物电池

在锂离子电池和固态电池的制造过程中，水分是主要敌人。
如果混入水分，不仅会导致质量下降，还可能发生意想不到的化学反应，引起火灾和爆炸。
因此，锂离子电池的制造过程在干燥室和手套箱中进行。
为了清除制造过程中的严格条件，测量和控制温度、湿度和露点温度非常重要。
此外，不断测量环境以最大限度地降低保持干燥室干燥的成本也很重要。

EE33温湿度露点仪用于控制硫化物电池硫化氢计中硫化氢的浓度，并控制涂层过程中的温度和湿度。
使用在溶剂气氛中特别有效的TE-660聚合物露点仪、TK-100电容露点计和MBW973镜面冷却（镜面型）露点仪。

燃料电池

燃料电池不使用累积的电力，如原电池或二次电池。 它是一种使氢气和氧气反应并将能量转化为电能的电池。 由于电能是直接从燃料的化学能中获得的，因此损耗极小，并且在发电的同时产生热量，因此它是一种备受关注的高效电池。

燃料电池材料

【催化剂】碳基、铂等 【电解质膜】氢氧化钾、磷酸等
【燃料来源】天然气、纯氢等

燃料电池的类型

燃料电池根据电化学反应和电解质类型分为五种类型。
1） 聚合物电解质燃料电池 2） 碱性电解质燃料电池 3） 磷酸燃料电池 4） 熔融碳酸盐燃料电池 5） 固体氧化物燃料电池

燃料电池原理

我们使用电解水的逆反应。 在燃料电池内部，许多像板一样的电池堆叠在一起。 电池具有正极，负极和电解质。 在负极，氢在铂（Pt）的催化作用下分解成氢离子和电子。 然后，氢离子通过电解质移动到正极，电子通过电线流向正极。 在正极，空气中的氧气与通过电解质的氢离子和电子反应产生水。

Techne 测量可以为燃料电池做出什么贡献

控制燃料电池中使用的空气、氢气、甲烷等的纯度。 纯度的确认通常由准产品的量控制。
因此，纯度是通过测量少量水分来确定的，这是杂质的典型例子。

为此，使用了TK-100电容式露点计。
此外，作为燃料的氢气和甲烷的加湿量对于提高燃料效率非常重要。
另一方面，有必要抑制测量过程中冷凝的发生。 为此，EE33温湿度露点仪和 MBW573镜面冷却（镜面）露点仪用于用于研发和性能评估。