Perché monitorare il punto di rugiada in un'officina con batterie agli ioni di litio?

Il punto di rugiada è la temperatura alla quale l'umidità condensa. Quando il contenuto di vapore acqueo nell'aria rimane invariato e la pressione dell'aria è mantenuta costante, la temperatura alla quale l'aria viene raffreddata fino alla saturazione è chiamata temperatura del punto di rugiada (Td), o punto di rugiada in breve. Può anche essere intesa come la temperatura alla quale il vapore acqueo e l'acqua raggiungono l'equilibrio. La differenza tra la temperatura effettiva (t) e la temperatura del punto di rugiada (Td) indica quanto l'aria è vicina alla saturazione. Quando t＞Td l'aria è insatura, quando t=Td è satura e quando t＜td è sovrasatura.

Le batterie agli ioni di litio hanno requisiti molto severi sull'umidità ambientale durante il processo di produzione, principalmente perché la perdita del controllo dell'umidità o il controllo dell'ingrossamento avranno gravi effetti negativi sull'elettrolito. L'elettrolita è il vettore della trasmissione degli ioni nelle batterie agli ioni di litio. È composto da sali di litio e solventi organici. È la garanzia per le batterie agli ioni di litio di ottenere vantaggi come alta tensione ed elevata energia specifica.

Un'umidità eccessiva avrà gravi effetti negativi sull'elettrolita:

1. Deterioramento dell'elettrolito

L'elettrolita è il vettore della trasmissione ionica nella batteria, composto da sale di litio e solvente organico. L'elettrolita svolge il ruolo di conduzione degli ioni tra gli elettrodi positivo e negativo della batteria al litio ed è la garanzia per la batteria agli ioni di litio di ottenere vantaggi come alta tensione ed elevata energia specifica. Durante il processo di riempimento della batteria, l'umidità deve essere inferiore all'1% e la batteria deve essere sigillata il prima possibile dopo il riempimento per evitare che l'interno della batteria entri in contatto con l'aria. Se l'umidità è troppo elevata, l'elettrolita reagisce con l'umidità generando tracce di gas nocivi, che hanno un effetto negativo sull'ambiente della sala di riempimento; ciò influirà anche sulla qualità dell'elettrolito stesso, con conseguente scarso rendimento della batteria.

2. La capacità della batteria diminuisce

La capacità di prima scarica della batteria diminuisce all'aumentare del contenuto di acqua nella batteria. Un contenuto eccessivo di acqua danneggerà i componenti efficaci dell'elettrolita e consumerà gli ioni di litio, provocando reazioni chimiche irreversibili degli ioni di litio nell'elettrodo negativo della batteria. Man mano che gli ioni di litio si consumano, la capacità della batteria diminuisce.

3. Maggiore resistenza interna

All'aumentare del contenuto d'acqua della batteria, la resistenza interna tende ad aumentare. Durante l'uso della batteria, la resistenza interna è piccola, in modo che sia possibile effettuare una scarica di corrente elevata e la potenza della batteria è elevata. Se la resistenza interna è elevata, non è possibile effettuare una scarica di corrente elevata e la carica della batteria è relativamente bassa. Un contenuto eccessivo di acqua influenzerà la qualità della pellicola SEI nella batteria al litio, influenzando così la resistenza interna della batteria.

4. Pressione eccessiva all'interno della batteria

L'acqua reagisce con il LiPF6 nell'elettrolita generando gas nocivi. Quando c'è troppa acqua, la pressione all'interno della batteria aumenta, provocando la deformazione della batteria sotto stress. Se si tratta della batteria di un cellulare, apparirà come un guscio rigonfio. Quando la pressione interna è più elevata, la batteria rischia di esplodere e l'esplosione causerà schizzi di elettrolito e i frammenti della batteria potrebbero facilmente ferire le persone.

5. Perdite dalla batteria

Oltre a generare gas, il LiPF6 nell'elettrolito reagisce con l'acqua per produrre acido fluoridrico, un acido altamente corrosivo che può corrodere le parti metalliche all'interno della batteria, causando eventualmente perdite dalla batteria. Se la batteria perde, le prestazioni della batteria diminuiranno rapidamente e l'elettrolito corroderà anche la macchina dell'utente.

Riassumere:

L'elettrolita, il materiale dell'elettrodo positivo e quello dell'elettrodo negativo sono molto sensibili all'acqua. Per garantire la qualità della batteria, l'umidità nell'officina e nel vano portaoggetti deve essere rigorosamente controllata. In particolare, alcuni processi chiave, come l'asciugatura delle celle della batteria, il riempimento dell'elettrolito, la sigillatura, ecc., devono essere eseguiti in un ambiente a bassa umidità inferiore all'1% per impedire l'ingresso di umidità nell'elettrolito. In questo momento, è necessaria la variazione del valore della temperatura del punto di rugiada per riflettere la fluttuazione dell'umidità. In generale, la temperatura del punto di rugiada dovrebbe essere controllata al di sotto di -45℃, o anche a un livello più secco.

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