在这个快节奏的数字时代，电池为我们的日常生活提供动力，从智能手机和笔记本电脑到电动汽车。
随着世界变得越来越数字化，电池制造商面临着巨大的压力，需要满足高性能、安全产品的需求。
虽然电池驱动产品和解决方案的突破可能会成为头条新闻，但一位沉默的英雄在幕后勤奋工作，以确保电池的保存和效率—— 卡尔费休滴定仪。
虽然卡尔费休 （KF） 滴定法被誉为电池生产质量控制的冠军，但干燥失重 （LOD） 和热重分析 （TGA） 等技术支持其精细测量 电池材料和电解质含水量 的主要任务。
水是长生不老药。然而，在精密驱动的电池制造世界中，水成为锂离子电池的头号敌人，而锂离子电池是我们电子产品的动力源。即使是微量的，它的隐蔽存在也会破坏我们当代储能解决方案的支柱。
性能下降：
水与电解质的导电盐（如 LiPF6）发生反应，后者分解电解质并引发氢氟酸的形成。然后，由此产生的氟化氢 （HF） 会侵蚀和腐蚀电池材料，从而降低性能和潜在的危险条件。
安全隐患：
在正常运行期间，由于电子在阳极和阴极之间的运动，电池会产生少量热量。但是，如果内部组件（例如热传感器或保护电路）由于潮湿或这些组件因 HF 而击穿而发生故障，则可能会发生称为热失控的危险情况。
热失控是一种危险情况，当电池中的温度不受控制地升高时，就会发生，可能导致火灾甚至爆炸。
让我们来分析一下这是如何发生的。 该过程从看似低的 80°C 温度开始，阳极上的保护层（固体电解质界面或 SEI）在释放热量的反应中开始分解，引发以下连锁反应：
如您所见，即使是微小的水迹也会引发灾难性和危险的情况，从而引发仔细检查的需要。卡尔费休滴定法是我们的可靠辅助工具，可精确测量和 控制锂离子材料中的水分含量，确保到达最终电池的水分最少。
下次您打开电脑或滚动浏览手机时，不太可能想到 1930 年代的德国化学家。在当今的现代技术世界中，近 90 年前的方法似乎是过去的遗物。相反，Karl Fischer及其巧妙的技术经受住了时间的考验，成为准确测量各种样品中痕量水（ppm水平）的中流砥柱，适用于广泛的多个行业。
但卡费休滴定法并非单独起作用。它与其他三种全面的技术合作，形成了一个分析液体和水含量的梦之队。它们共同提供了电池内部情况的全面图片，确保其性能最佳：
测量电极片被证明是具有挑战性的，因为它们的含水量已经相对较低（<30 ppm），并且由金属、聚合物和各种其他添加剂的复杂混合物组成。尽管如此，库仑 法 KF 烘箱 技术 还是可以胜任这项工作。
该过程包括将一小瓶切割好的电极片放入烘箱中，该烘箱的温度足够高，可以有效地释放水，但又不会太高，导致样品溶解。然后，干燥的惰性气体（通常是氮气）流过小瓶，并将水蒸气带到滴定池，在那里，卡其酸试剂与水反应并电化学生成碘。
当水被消耗时，电流下降，用于产生碘的电力与提取的水成正比。这种热量、气流和化学反应的巧妙结合确保了这些关键电池组件中水分分析的最佳准确性。
干燥失重法是 锂离子电池生产中 一种简单有效的质量控制方法，可确保材料具有预期的水分 或溶剂含量。
LOD 还用于测定活性材料的水分含量，如氧化钴锂 （LiCoO2） 和其他活性金属盐。这些物质中过多的水分会导致电池形成过程中不必要的副反应。通过精确测量其水分含量，LOD有助于确保活性材料发生适当的反应，粘合剂有效粘附，以及分离器发挥最佳功能。
也许最重要的是，LOD解决了电池生产的“前端”问题，即在浆料阶段，在将糊状物（导电添加剂、活性电极材料、粘合剂和溶剂的混合物）混合到电极上之前，先将其薄涂在电极上。将浆料轻轻加热，使液体溶剂蒸发，然后与样品重量进行比较，进行预热。因此，LOD确保了电极形成的一致性，这是关键的一步，因为粘度不足会导致材料分布不均匀并阻碍混合过程，而过于粘稠的浆料会导致附着力差、开裂和寿命缩短。
热重分析（TGA）是一种有价值的工具，它不仅可以测量加热过程中水分损失引起的重量变化。它对于确定水如何与材料结合也很重要，并可用于确定其热行为，包括分解和热稳定性。
通过结合使用这三种方法，电池生产工程师和制造商可以全面了解材料的特性和热行为。确保电池材料中的含水量符合严格的规格具有以下几个优点：
尽管卡尔费休滴定法可能不是最新或最新颖的方法，但不要被愚弄。对于能源解决方案的设计师来说，KF滴定仪与LOD和TGA技术相辅相成，是不可或缺的盟友。
这个强大的三重奏确保每个离开生产线的锂离子电池都体现了最高的质量和效率标准，推动我们进入未来几代清洁和可持续的能源。
