鋰電池車間的“濕度偵探“：露點(diǎn)控制背后的科學(xué)

在鋰電池生產(chǎn)車間，水分如同一位需要時(shí)刻警惕的"隱形破壞者"。

液態(tài)電池：水分引發(fā)電解液分解產(chǎn)生 HF，腐蝕電極材料和 SEI 膜，影響電池性能，增加安全隱患；

固態(tài)電池：水分與硫化物電解質(zhì)反應(yīng)生成 H2S 和 LiOH，不僅降低電池性能，還會(huì)危及人員生命安全。

01. 露點(diǎn)監(jiān)測(cè)：鋰電池生產(chǎn)的"晴雨表"

理論上，鋰電池生產(chǎn)車間水分含量越低越好，但極致干燥需要付出巨大的能耗代價(jià)。就像空調(diào)溫度調(diào)節(jié)，26℃與25℃的體感差異微小，但能耗差異可高達(dá)20%；此外，過低的濕度可能導(dǎo)致靜電增加，對(duì)人員和設(shè)備的安全造成威脅。因此，精準(zhǔn)的露點(diǎn)測(cè)量成為了平衡產(chǎn)品質(zhì)量、財(cái)務(wù)成本和生產(chǎn)安全的關(guān)鍵。

02. 電容式露點(diǎn)傳感器的"力不從心"

目前，鋰電池車間常用電容式薄膜聚合物傳感器監(jiān)測(cè)露點(diǎn)。其原理是水分子吸附于薄膜聚合物，介電常數(shù)發(fā)生變化，從而推算露點(diǎn)溫度。

△ 傳統(tǒng)電容式傳感器結(jié)構(gòu)

圖片引用鋰電聯(lián)盟會(huì)長《鋰電池車間露點(diǎn)影響及除濕處理！》

然而，電容式傳感器在實(shí)際應(yīng)用中仍存在若干局限性，如長期穩(wěn)定性不足、易受環(huán)境物質(zhì)干擾、測(cè)量誤差較大等問題：

I. 非理想化的“基礎(chǔ)信號(hào)漂移”（關(guān)鍵局限性）

理論假設(shè)：薄膜的電容值長期穩(wěn)定。

實(shí)際：薄膜聚合物本身會(huì)老化。隨著時(shí)間、溫度循環(huán)和化學(xué)暴露，聚合物鏈會(huì)斷裂、重組或發(fā)生不可逆的輕微形變。

△ 薄膜聚合物老化后開裂

II. 不可預(yù)測(cè)的“污染效應(yīng)”

理論模型：基于單純水汽環(huán)境下的露點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

實(shí)際：車間中VOC、電解液溶劑等被薄膜吸附，改變其介電常數(shù)，被電容式傳感器誤判為“水分”。

△ 薄膜聚合物吸附水分子以外的物質(zhì)

III. “飄忽不定”的測(cè)量精度

理論標(biāo)稱：測(cè)量精度通常為±2℃。

實(shí)際：露點(diǎn)與水含量呈非線性關(guān)系，露點(diǎn)越高，水含量差別越大。鋰電池車間露點(diǎn)通常在-60℃~-30℃，電容式傳感器檢測(cè)該區(qū)間誤差較大，如檢測(cè)露點(diǎn)為-30℃，水含量誤差高達(dá)157.2ppm。

03. 激光傳感器的"技術(shù)突圍"

TDLAS（可調(diào)諧二極管激光吸收光譜）是一種高精度的氣體檢測(cè)技術(shù)，利用氣體分子在特定近紅外波長的吸收特性，通過激光穿過氣體時(shí)被吸收的光強(qiáng)衰減量計(jì)算氣體濃度。

基于TDLAS原理下的三大優(yōu)勢(shì)：

長期穩(wěn)定性好：無消耗器件，無化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物積累，避免了基線漂移等問題；

抗干擾性強(qiáng)：通過檢測(cè)水分子在特定波長（如1392 nm）下的吸收光譜，具有極高的氣體選擇性；利用窄線寬激光，能夠分辨不同氣體的吸收峰，避免交叉干擾；

測(cè)量精度高：直接測(cè)量水分子含量，避免由露點(diǎn)與水含量非線性關(guān)系引起的換算誤差。

04. 四方光電激光露點(diǎn)儀“強(qiáng)勢(shì)來襲”

四方光電基于TDLAS技術(shù)，推出激光露點(diǎn)儀Gasboard-2503-H2O，適用于鋰電池車間露點(diǎn)監(jiān)控。

該系列有通氣式、擴(kuò)散式兩種規(guī)格；采用模塊化設(shè)計(jì)，安裝方便；能通過串口通訊對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行校準(zhǔn)、標(biāo)定等操作；內(nèi)置高精度溫度傳感器，配合溫度補(bǔ)償算法可有效抑制溫漂，可在惡劣工況、復(fù)雜氣體環(huán)境下穩(wěn)定工作。