鋰離子電池、全固態電池、燃料電池的露點計和濕度測量技術

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年研制的伏打電池據說是科學古老的電池。 正極采用銅（Cu）板，負極采用鋅（Zn）板，稀硫酸（H2SO4）為電解質，通過化學反應提取電力。
缺點是如果繼續發電，氫（H2）會積聚在銅板周圍，導致電子轉移出現問題，使電流難以流動。 由于這些缺點，它沒有導致實際應用。
此后，開發了鉛酸電池、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，環保型鋰離子電池、固態電池、燃料電池已經發展成為主流。
特別是作為二次電池的鋰離子電池，自1980年左右開始研究，用于大多數移動設備（智能手機，個人電腦等），已成為我們生活中*一部分。 Techne Measurement 產品還深入參與鋰離子電池的制造。

二次電池 ~ 鋰離子電池 / 全固態電池 ~

鋰離子電池是通過在正極材料和負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，并且很容易同時發射電子（高電負性）。 鋰的主要生產國是澳大利亞、智利和阿根廷。

【負極材料】
碳基材料
的例子：石墨、石墨、硬碳、鈦酸鹽、鍺、硅等。

【分離器】
溶解電解質鹽，如LiPF6和LiBF4在環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/固態電池/硫化物電池的原理

鋰離子電池中的正負極材料具有層狀結構。 它是鋰離子在正極和負極之間移動的機制。
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+），當鋰離子從含有鋰離子的負極材料中退出時，負極帶負電荷。
通過將這種負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。 另一方面，如果從外部注入電力以將電子捕獲到負極中，則負極材料將帶負電荷。 為了抵消這種負電荷，來自正極側的鋰離子被吸入負極。 這是充電反應。
當電解質為固體時，稱為全固態電池。
硫化物基電池與鋰離子電池和固態電池具有相同的原理。
通過制造電解質硫化物，研究正在進行中，因為它比氧化物基電解質具有更高的離子電導率和更高的可塑性。

Techne 測量有助于鋰離子電池、固態電池和硫化物電池

在鋰離子電池和固態電池的制造過程中，水分是主要敵人。
如果混入水分，不僅會導致質量下降，還可能發生意想不到的化學反應，引起火災和爆炸。
因此，鋰離子電池的制造過程在干燥室和手套箱中進行。
為了清除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。
此外，不斷測量環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并將能量轉化為電能的電池。 由于電能是直接從燃料的化學能中獲得的，因此損耗極小，并且在發電的同時產生熱量，因此它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、純氫等

燃料電池的類型

燃料電池根據電化學反應和電解質類型分為五種類型。
1） 聚合物電解質燃料電池 2） 堿性電解質燃料電池 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。 在燃料電池內部，許多像板一樣的電池堆疊在一起。 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的氫離子和電子反應產生水。

Techne 測量可以為燃料電池做出什么貢獻

控制燃料電池中使用的空氣、氫氣、甲烷等的純度。 純度的確認通常由準產品的量控制。
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和性能評估。