梅特勒-托利多水分含量测定和热分析技术测定解决方案

摘要

在高精度要求的实验室场景，梅特勒-托利多水分含量测定和热分析技术测定解决方案，可充分保证研发过程中水分及热量的准确判定，提升研发效率及产品控制。

动力电池智能制造趋势下，电池生产效率及品质管控变得十分重要，要实现各个工序不出差错，精密仪器的检测不可忽视。

尤其在极片水分测量、前驱体络合过程pH值测量、材料称重、电池注液等锂电池生产过程的多个关键环节，测量数据的精准度直接影响了产品性能和生产效率。

目前，市面上应用广泛且口碑较好的精密仪器解决方案企业中，梅特勒-托利多就是典型代表。

梅特勒-托利多是行业领先的精密仪器及衡器制造商与服务提供商，产品应用于实验室、制造商和零售服务业。梅特勒-托利多提供贯穿客户价值链的称重、分析和产品检测解决方案，帮助客户简化流程、提高生产率、确保产品符合法律法规要求以及优化成本。

梅特勒-托利多提供贯穿锂离子电池行业的解决方案，可有效解决锂电客户难题，助力电池企业高效、便捷的生产与研发。

在高精度要求的实验室场景，梅特勒-托利多水分含量测定和热分析技术测定解决方案，可充分保证研发过程中水分及热量的准确判定，提升研发效率及产品控制。

在环境复杂的电池产线上，针对前驱体络合、正负极材料包装、电池注液、材料配比称重等多个关键环节，梅特勒-托利多拥有反应釜在线分析测量解决方案、正极材料包装解决方案、数字式称重配料解决方案、电池注液高精度检重解决方案等多个解决方案，全方位助力电池高效生产，并提供强有力的质量检测保障。

水分含量测定解决方案

水分含量是锂电池生产控制中十分重要的指标。控制不当不仅影响正负极材料结构稳定性，降低电池容量、减少电池的循环使用次数，水分还可能与电解液反应生成有害气体，引起电池变形等更严重后果。

梅特勒-托利多为锂电池行业量身定做的水分测定解决方案，参考国标GB/T 6283化工产品中水分含量的测定——卡尔费休法（通用方法），C30S库仑法水分仪搭配Inmotion KF加热炉精准测定锂电池材料各部件水分含量。

其中C30S的溶剂管理器可监测试剂参数、一键更换溶剂，使滴定杯始终处于良好的状态。并在任何时候溶剂管理器都可以自动排废液，加液或更换溶剂，对使用者进行全面的保护。

Inmotion KF加热炉自动进样器在25cm的平台上支持多达26个样品位，样品瓶体积有5mL、10mL、20mL可选，并支持个性化定制。而温度扫描功能可自定义起始温度、升温速率和结束温度，一键获取未知样品的理想加热温度，加快研发流程。

有必要指出的是，在锂电池极片分切的前道工序还包括浆料匀浆涂布、极片烘干辊压等，其水分含量需在生产现场确认水分含量达到工艺要求，否则要及时调整产线运行。为此，对极片水分取样及检测的快速及准确成为保证生产线高效运行的必要因素。

梅特勒-托利多针对性推出HX204快速水份测定仪。其采用创新型悬挂式称量技术，让仪器拥有高达10ppm可读性的水份检测精度，并在数分钟内对电池的正、负极极片进行水份含量测定。不仅生产工艺得到了严格执行，还兼顾到了生产效率，让极片生产变得更从容不迫。

此外，该快速水份测定仪对于操作人员的要求和门槛并不高，这对于人员流动性相对较高的用工企业极具吸引力。

热分析技术解决方案

锂电池反复充放电过程中，正负极材料结构与热稳定性均在变化。一旦材料热失控容易引发电池热失效，因此对锂电池的热稳定研究显得尤为重要。

梅特勒-托利多热分析仪致力于帮助客户提高研发效率和质量控制。其热分析技术（DSC、TGA/DSC等）可提供锂电池正负极材料的热分解温度、组分分析、放热焓值等信息，为锂电材料的研发和测试提供指导性建议。

DSC可对正/负极材料以及按特定比例缩小的全电池置于特定的DSC高压坩埚中进行测试。同时可快速准确地研究电池材料热失控温度、放热焓值和放热速率，另据了解，其还能检测不同充电状态负极材料的热稳定性，进行不同工艺电池热失控行为的研究等。

图中为使用同步热分析TGA/DSC3+对满电态三元正极材料的测试结果显示，充电后的三元材料在约200℃就发生了结构坍塌，之后伴随着分解反应，在DSC曲线上该过程显示为先放热后吸热。继续加热后又出现结构坍塌和三元材料的继续分解。

同步热分析仪TGA/DSC3+

TGA/DSC3+出色的灵敏度和分辨率可在测试时对连续地吸放热过程进行监测，且表现出平坦的基线。此外，同步热分析还可用于研究不同充电状态下正极材料的热稳定性，以及对连续充放电若干次后的锂电池进行测试。

反应釜在线分析测量解决方案

三元前驱体以镍盐、钴盐、锰盐为原料，沉淀过程控制最佳PH值可确保产品粒径分布均匀、振实密度高、性能优异等，反之材料吸水严重形成浆液，不便于处理，且电池性能差。

但当前前驱体络合过程中，物料浆液易粘附在PH传感器玻璃敏感膜表面，甚至形成颗粒堵塞隔膜孔，严重影响测量的准确性，并造成PH传感器在该过程的维护复杂，且影响生产进度。

梅特勒-托利多针对性研发过程分析用PH传感器和参数变送器，可适应各种严苛工况，最大限度减少维护，提高过程测量的可靠性，有效解决上述难题。

在线pH分析仪：M400变送器和在线pH传感器

如，ISM智能传感器管理具备高级诊断功能，可显示传感器剩余使用寿命、维护时间，实现按需维护；钛材传感器的钛材电极杆设计坚固可靠，避免意外折断而污染高价值原料；而伸缩式保护套无需中断工艺过程就可拆装传感器，可实现传感器自动清洗校准，减少人工干预等。

此外，反应釜内氧气含量测量，可提高前驱体质量，并通过电导率判断前驱体分离效率，避免物料浪费。

正极材料包装解决方案

作为正极材料生产的最后一个环节，正极材料包装对最终成品的质量和损耗至关重要。

而三元前驱体、三元材料、磷酸铁锂等正极材料大都为粉体物料，粒径小、物料输送难精确控制、粉尘控制难度高等，对自动化包装技术要求较高。此外，正极材料包装中存在四大难题待解。

一是物料不可接触铁、铜、铬、锌、银等金属杂质；二是物料本身价值高，对包装精度要求高；三是物料对环境及人体健康有一定负面影响；四是部分物料生产工艺中含气体，传统工艺无法有效控制和处理。

针上述难题专业，梅特勒-托利多在粉体自动包装技术基础上，提供锂电池正极材料成品包装的定制化解决方案DCS-50-VS、DCS-1000-VS包装秤及ABM-50G-VS全自动包装秤，并能根据客户不同的现场需求及使用习惯提供多种规格和型号。

据介绍，梅特勒-托利多正极材料成品包装解决方案能够充分利用技术优势，实现高精度的自动化包装；同时采用垂直螺旋输送、袋底放料等技术降低物料落差，最大限度减少现场粉尘，保护现场人员身体健康，降低物料损耗。其创新设计的负压微孔管脱气系统可以将物料中气体有效分离，不仅减少包装袋容积要求，且包装成品密实平整等。

数字式称重配料解决方案

梅特勒-托利多独有的数字式称重配料解决方案为客户实现高精确性、高可靠性的称量称重，最大限度地减少物料浪费并提高批次配料量。

该解决方案可实现C10高精度配料称重、传感器智能预诊断功能、无接线盒及电缆插拔式设计、Cal Free Plus技术数字免标定、维护简单快捷并安装快速方便等。

有必要指出的是，上述正极材料包装解决方案中的称重单元采用正是梅特勒-托利多专用包装称重仪表和C6等级传感器或称重模块，针对有极高精度要求的包装要求还可选配采用梅特勒-托利多电磁力传感器的高精度称重单元，精度等级可达0.01%。

电池注液高精度检重解决方案

高精度电磁力称重模块结构紧凑易于集成，极快的响应速度，带有内部校正功能，可满足高精度高速度的自动化检重应用（精度最高至0.1mg）。

梅特勒-托利多解决方案称重精度准确，最高可达0.1mg，其结构紧凑，最窄尺寸可达到25mm，并同时能快速且稳定的称重，提高生产效率。此外，该解决方案还具备可继承性，方便企业安装。