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如何监测新能源锂离子电池制造过程中的湿度

更新时间:2023-07-10  |  点击率:589

   新能源锂离子电池在制造过程中对湿度十分敏感。这一具有挑战性的生产环境要求湿度探测仪表性能可靠并且对可能在此过程中产生的副产品具有较强的抵抗性。
  出于以下三个原因,干燥空气管理在锂离子(Li-ion)电池制造过程中至关重要。
  首先,为了防止发生可能导致失火和爆炸之类危险的意外化学反应;第二,为了防止出现产品质量问题;第三,为了在控制与干燥大量气体相关联的工艺中节约成本。
  锂离子电池制造过程是在干燥室或手套箱中执行的,其中,必须对本地微环境进行控制,以便保持理想的生产条件。处理环境的典型露点温度范围是从-50°C到-40°C。使用露点来表示此级别下的水蒸汽浓度,因为相应的相对湿度值低于1%。对于用于测量相对湿度的大多数仪表来说,即使它们能够将显示和输出值转换为露点温度,在此级别也缺乏有意义的测量所需的分辨率和精度。例如,在露点温度为-50°C时,升高5°C达到-45°C表示相应的相对湿度变化仅为0.1%–这是很难与其他干扰信息区分开来的值。
  露点传感器的理想位置:
  可以通过多种不同的方式使用露点仪表来实现上述目标。可以使用露点测量来监测和控制实际的干燥机。在某些情况下,可以通过实现露点需求切换,提高干燥机性能并且降低能耗。露点仪还可以安装在供气管线上每个过程的入口,可以采用直接安装的方式,也可以通过使用采样单元或球阀进行安装。这些仪表可以快速发现问题,并且帮助确定问题是小范围问题还是更为普遍化的问题。最后,露点仪可以安装在一般的工作区域,并且可用作环境监视器。
  污染问题:
  露点传感器可能会由于从过程中使用的电解质蒸发而生成的化学物,在生产环境中受到污染。典型锂离子电池中的液态电解质可由有机溶剂中的锂盐构成,例如LiPF6、LiBF4或LiClO4
  –通常为碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)或碳酸甲乙酯(MEC)。所有这些溶剂都可能会损坏露点传感器。如果电解质为LiPF6,则它将以Li+和PF6
  -离子的形式存在。与环境中H2O产生的反应将创建氟化氢(HF)酸。这是一种会腐蚀电池端子之间隔离膜的强酸,增加了短路和失火的风险。它还可能会导致露点传感器的性能降级。所面临的挑战对于不同电池构造来说是类似的。