监测锂电池制造过程中的水蒸气

2014-12-04

在 锂 电 池 的 制造 过 程 中 ，对 干 燥空 气的 处 理 极 为 重 要 ，主要 有 以 下三 个 原 因 ：首 先 ，防 止 可 能 引 起 火 灾 和 爆 炸 等 不 必 要 的化 学 反 应 ；第 二 ，防 止 出 现 产 品质 量 问 题 ；第 三 ，掌 握 并 控制 与 干 燥 大 量 空气 相关的成 本。

锂 电 池的 制 造 过 程 是 在 干 燥的 房 间 或手套箱中进行的，必须对其局部小环 境 进 行 控 制以保 持 最 佳 的生 产工 况。 工 艺 过 程 环 境 的 典 型 露点 温 度 范 围为 - 5 0℃到 - 4 0℃之 间。露点 来 表 示

 

这个 级 别的 水 蒸 气 浓 度 ，因 为 相 应 的 相 对 湿 度 值小于1 % 。大 部 分 用来 测 量 相 对 湿 度 的 仪 表 ，即使 它 们 将 显 示 值 和 输 出 值 转 换 成 露 点 温 度 ,依 然 缺 乏 在 这 个 级 别 有 意义的 测 量 所 必 须 的分 辨率 和精度。例如，当露点温 度为- 5 0 ℃ 时，5℃ 变 成 - 4 5 ℃ 表 示 对 应 的 相 对 湿 度 变 化 仅 仅 为 0 .1 % ,这个 数 值 都 很 难 与 噪 音 区别开 来。

 

露点传感器的理想安装地点

 

露点仪可 按 多种 使 用方 式 来实 现 上 述 目标。通过测量露点可以监测并控制空 气干燥机。有时还可以通过露点指令开 关功 能 来 改 进 干 燥 机 的 性 能 ，并 减 少 能 量消耗。露点仪也可以安装 在供气管 路上各个流程的进口处，可直接安装或 通 过 采样室 / 球阀进行安装。这些 仪器 能 够迅 速 发 现 问题 ，并 帮 助 判 断 问题 是局部的还是更具普遍性的。露点仪也可 以安装在一般工作区域，用于环境监测。

 

污染问题

露点传感器在生产环境中可能受到工艺 过程中使用的电解液蒸发的化学物的污 染。典型锂电池中的电解液可能由各种锂 盐组成，例如有机溶剂内的LiPF ,LiBF或者LiClO ，这些有机溶剂通常是碳酸 乙烯酯（EC）,二甲基碳酸盐（DMC）或碳 酸甲乙酯（M EC）。所有这些溶剂都可能 损坏露点传感器。如果电解液是 LiPF , 它以Li+和 P F 6 -离子的形式出现。在环 境中与H O反应将会生成氢氟酸（HF）。 这是一种强酸，会腐蚀阴极和阳极之间 的隔离膜，增加了短路或 起火的危险。

 

它 还可 以 降 低露点传 感 器 的 性 能 。成 分不同 的电 池 都 面临 着 类 似 的 挑 战 。

 

露点测量解决方案 露点测量的常用解决方案包括冷镜式露 点仪 ，氧化铝 或 硅 传感 器,以及 聚 合 物 湿 度传感 器。每种仪器 各 有优缺点。冷

镜式露点仪采用光学反射来探测反射面

（镜面）上的冷凝 温 度。这 类仪器 在实 验 室条 件下非常精 确，但是，当含有溶 剂的样气在镜面产生冷凝时,则会产生一 种称为拉尔效应(Raoult)的测量误差。

强酸或强酸基也 可 能 损 伤 镜 面 。

 

氧化铝 和 二 氧化 硅 传 感 器可以测 量 极 低的露点温 度。由于任 何气体都会造成 传感 器的 连 续 氧化并 导 致 测量 误 差， 因此 必 须仔细监 测 这 些 仪器的 校 准。

 

聚合 物 传感 器可以配制成 能 抵 抗 多种 化学 污 染 物 。令 人 遗 憾的 是 ，大 多 数 聚合 物 传 感 器不 能 在 相 对 湿 度百 分 之几 的 范 围 内 工 作 , 因 此 不 适 用 于 露 点 低 于 - 2 0 ℃ 的 条 件。

 

维 萨 拉可 提 供一种化 学耐受 性 强 的高 聚 合 物露点传 感 器 ，它 可 以 主 动 动 作 以实 现 长期 的 可 靠 性 ，同 时 其 测 量 偏 差 也 小。这 种 维 萨 拉 D R Y C A P ® 传 感 器采 用 A U T O C A L 软件 来 监 测 传 感 器 的 准 确 度 ，并 在 必 要 时 进 行 调 节。可 手 动 或自 动 激 活 传 感 器 净 化 功 能 以便 清 除 传感 器 上 累 积 的 化 学 污染 物 。

 

于全部应用领域。但是，维萨拉DRYCAP® 技 术已 经在各种应 用领 域 中久 经考 验 和证明，包括长达十年的干燥室监测。 维萨拉DRYCA P ®仪表可作为低成本的变 送 器 或 全 配 置 现 场 仪 表 使 用。它们易 于安装和操作。所有维萨拉DRYCA P ®露 点仪 都 配 备 符 合I S O 或 N P T 标 准 螺 纹 的 探 头 。维 萨 拉 的采 样室 有 多 种 螺 纹 接 头可 选 ，可与 多 种 管 接 头匹 配， 或 配 备 焊 接 压 合 接 头 与 6 m m 或1/ 4 " 的 管 子 匹 配 。通 过 球阀 可 以 在 不停 工 的 情 况 下 安 装 或 拆 卸 露点 探 头 。

 

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