锂电池车间的"湿度侦探"：露点控制背后的科学

在锂电池生产车间，水分如同一位需要时刻警惕的"隐形破坏者"。

液态电池：水分引发电解液分解产生HF，腐蚀电极材料和SEI膜，影响电池性能，增加安全隐患；

固态电池：水分与硫化物电解质反应生成 H2S 和 LiOH，不仅降低电池性能，还会危及人员生命安全。

01.露点监测：锂电池生产的"晴雨表"

理论上，锂电池生产车间水分含量越低越好，但极致干燥需要付出巨大的能耗代价。就像空调温度调节，26℃与25℃的体感差异微小，但能耗差异可高达20%；此外，过低的湿度可能导致静电增加，对人员和设备的安全造成威胁。因此，精准的露点测量成为了平衡产品质量、财务成本和生产安全的关键。

02.电容式露点传感器的"力不从心"

目前，锂电池车间常用电容式薄膜聚合物传感器监测露点。其原理是水分子吸附于薄膜聚合物，介电常数发生变化，从而推算露点温度。

△ 传统电容式传感器结构

图片引用锂电联盟会长《锂电池车间露点影响及除湿处理！》

然而，电容式传感器在实际应用中仍存在若干局限性，如长期稳定性不足、易受环境物质干扰、测量误差较大等问题：

I. 非理想化的“基础信号漂移”（关键局限性）

理论假设：薄膜的电容值长期稳定。

实际：薄膜聚合物本身会老化。随着时间、温度循环和化学暴露，聚合物链会断裂、重组或发生不可逆的轻微形变。

△ 薄膜聚合物老化后开裂

II. 不可预测的“污染效应”

理论模型：基于单纯水汽环境下的露点监测。

实际：车间中VOC、电解液溶剂等被薄膜吸附，改变其介电常数，被电容式传感器误判为“水分”。

△ 薄膜聚合物吸附水分子以外的物质

III. “飘忽不定”的测量精度

理论标称：测量精度通常为±2℃。

实际：露点与水含量呈非线性关系，露点越高，水含量差别越大。锂电池车间露点通常在-60℃~-30℃，电容式传感器检测该区间误差较大，如检测露点为-30℃，水含量误差高达157.2ppm。

03.激光传感器的"技术突围"

TDLAS（可调谐二极管激光吸收光谱）是一种高精度的气体检测技术，利用气体分子在特定近红外波长的吸收特性，通过激光穿过气体时被吸收的光强衰减量计算气体浓度。

基于TDLAS原理下的三大优势：

长期稳定性好：无消耗器件，无化学反应副产物积累，避免了基线漂移等问题；

抗干扰性强：通过检测水分子在特定波长（如1392 nm）下的吸收光谱，具有极高的气体选择性；利用窄线宽激光，能够分辨不同气体的吸收峰，避免交叉干扰；

测量精度高：直接测量水分子含量，避免由露点与水含量非线性关系引起的换算误差。

04.四方光电激光露点仪“强势来袭”

四方光电基于TDLAS技术，推出激光露点仪Gasboard-2503-H2O，适用于锂电池车间露点监控。

该系列有通气式、扩散式两种规格；采用模块化设计，安装方便；能通过串口通讯对产品进行校准、标定等操作；内置高精度温度传感器，配合温度补偿算法可有效抑制温漂，可在恶劣工况、复杂气体环境下稳定工作。

审核编辑黄宇

查看全文

作者最近更新