纽扣电池也称扣式电池,是指外形尺寸像一颗小纽扣的电池,一般来说直径较大,厚度较薄(相对于柱形状电池如5号AA等电池),同等对应的电池分类有柱形状电池,方形状电池,异形电池(如弧形状)。纽扣电池大概分为以下几类:Ni-CD--镍镉纽扣电池--1.2V;Ni-MH--镍氢纽扣电池--1.2V;ZA--锌空纽扣电池--1.4V;LR--锌锰纽扣电池--1.5V(例图1纽扣电池)。
图(1)纽扣电池
纽扣电池由一般由正极和负极材料组成,电池内部是一个较为复杂的化学体系,这些化学系统的反应过程及结果都与水分密切相关。而水分的失控或粗化控制,导致电池中水分的超标存在,不但能导致电解质锂盐的分解,而且对正负极材料的成膜和稳定性产生恶劣影响,导致电池的电化学特性,诸如容量、内阻、产品特性都会产生较为明显的恶化(图2电池充放电原理图)。
图(2)电池充放电原理图
电池水分的来源主要有三个方面,电池的正极和负极材料,正负极活性物质大都是微米或纳米级颗粒,极易吸收空气中水分潮解。正极材料PH值大都偏大,特别是含Ni量高的三元或二元材料,其比表面积亦偏大,材料表面上极易吸收水分并反应;电解液的溶剂结构中均存在电负性较大的羰基以及亚稳定的双键,容易与极性H2O分子作用形成络合体或反应生成相应的醇,而且温度越高,反应越快。而且电解液的溶质锂盐也容易吸水并与水反应;电池隔膜纸也是一种多孔性的塑料薄膜,其吸水性也是很大的,电池行业的发展对电池性能要求越来越高,电池隔膜的水分的检测也变得越来越重要。
日东精工分析科技株式会社(原株式会社三菱化学分析科技)的一款卡尔费休水分测定仪CA-310和水分气化装置VA-300(中国区独家代理商:大漠天宇有限公司)完美解决了客户对电池正负极材料、隔膜等微量水分的检测。***电池公司,使用日东精工水分仪对纽扣电池阴极材料的水分的检测,为纽扣电池的质量提供了重要保证(如图3)。
图(3)纽扣电池阴极样品 日东精工水分仪检测现场
根据电池行业标准,电池材料,水分控制在小于等于0.2%,随着电池行业的蓬勃发展,各个公司都有了自己的企业标准,企业标准比行业标准更加严格,水分小于等于0.05%这个标准,基本上是电池材料检测的通用标准了。日东精工水分仪CA-310精度高,最低可以做到5ug的痕量级水分,气化装置VA-300专门针对固体水分测量进行设计,通过升高温度对样品里的水分蒸发出来,其最高可升温到300℃,然后通过干燥高纯氮气把样品水分带到滴定池里进行电解反应,(干燥氮气可以杜绝空气水分以及氧气成分对样品的干扰),该型号气化器能够检测自然界大部分固体样本。
电池行业的应用只是日东精工水分仪应用中的一部分,他还广泛应用在,化工、能源、电力、医药、食品等领域,日东精工分析科技一直致力于“专注优质检测仪器,传播检测技术知识”愿意与客户共同分享、解决各行业材料水分检测方案以及研究各领域中水分检测难题,推动中国水分检测技术和能力的提高。