Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien

Messung von NMP

Lithium-Ionen-Batterien sind leichte, hochdichte Stromquellen für viele verschiedene Geräte wie Mobiltelefone, Laptops, Elektroautos und sogar Flugzeuge. In Lithium-Ionen-Batterien werden polymere Separatoren, ähnlich wie bei herkömmlichen Batterien, verwendet, um Anode und Kathode zu trennen und gleichzeitig die Bewegung der Ionen durch die Zelle zu ermöglichen. Diese mehrschichtigen Separatoren bestehen in der Regel aus einer oder mehreren Polyethylenschichten und mindestens einer Polypropylenschicht. N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) ist ein chemischer Grundstoff, der bei der Herstellung von Lithiumbatterien benötigt wird. Der bei der Herstellung entstehende Dampf ist giftig und schnell entflammbar. Die Verwendung von NMP ist mit hohen Kosten verbunden. Recycling reduziert sowohl die Kosten als auch die Schädlichkeit. Überwachung des Herstellungsprozesses von Separatoren Vorteile von Lithiumbatterien sind eine hohe Energiedichte, eine hohe Zellspannung sowie ein großer Temperaturbereich. Lithium wird als aktives Material in der negativen Elektrode eingesetzt. Aufgrund seines Standardpotentials von etwa -3,05 V und der daraus resultierenden hohen Zellspannung ist Lithium das bestmögliche negative Elektrodenmaterial für Batterien. Die Herstellung von Lithiumbatterien ist jedoch mit vielen Gefahren verbunden. Zur Herstellung von Lithiumbatterien werden Eisenstäbe in eine NMP- und PVDF-Lösung gegeben, um Lithiumionen an den Stab zu binden. NMP wird als Lösungsmittel verwendet, um PVDF aufzulösen, damit PVDF den positiven Stab beschichten kann. Zum Schluss werden die Eisenstäbe in einen Trockenofen gelegt, wo das NMP verdampft. NMP ist ab einer Temperatur von 203 °C flüchtig und sehr schädlich für Umwelt und Gesundheit. Außerdem ist NMP schnell entflammbar. Daher wird der Dampf abgeleitet und in einem speziellen Behälter, dem so genannten Rückgewinnungsturm, gesammelt. Diesem Dampf wird Wasser zugesetzt. In dem Behälter vermischt sich der heiße NMP-Dampf mit dem kalten Wasser, die NMP-Konzentration in der Luft nimmt ab und die Konzentration im Wasser steigt an. Das NMP ändert seinen Aggregatzustand und wird flüssig und ist nicht mehr leicht entzündlich. Das Wasser wird lauwarm. Dabei ist zu beachten, dass die Temperatur des Wassers nicht ansteigen darf, da sonst wieder heißer Dampf mit hoher NMP-Konzentration entsteht. Inline-Refraktometer von Schmidt + Haensch sind das perfekte Werkzeug, um den Herstellungsprozess dieser Abscheider zu überwachen und höchste Qualitätsstandards einzuhalten.

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