Bild 01: Bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien darf ein bestimmter Feuchtigkeitsgehalt nicht überschritten werden, was entsprechend präzise Taupunktspiegel-Hygrometer erfordert (Quelle: Michell Instruments)
Eine saubere und kontrollierte Umgebung ist für den Produktionsprozess von Lithium-Ionen-Batterien (Bild 1) von entscheidender Bedeutung. Besonders relevant ist ein bestimmter Feuchtigkeitsgehalt, der nicht überschritten werden darf. Das gilt insbesondere für die Anoden- und Kathodenbeschichtung, die in zwei getrennten Reinräumen erfolgt, da die Materialien nicht miteinander in Kontakt kommen dürfen. Aber auch die Elektrolytbefüllung muss in einer trockenen Umgebung erfolgen, damit das Lithiumhexafluorid nicht mit dem Wasserdampf in der Luft zu Fluorwasserstoff reagiert. Um die Spurenfeuchte in Prozessen präzise und möglichst effizient zu messen, hat Michell Instruments [1], Teil der PST-Gruppe (Process Sensing Technologies), unterschiedliche Systeme entwickelt − je nach Anforderung der Anwendung.
Bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien gilt allgemein die Regel, dass die Umgebungsluft in der Produktionsumgebung trockener sein muss als −30 °C Taupunkt (1,4 % rF bei 23 °C). Da die Feuchtigkeitsemissionen des Personals ebenfalls entfernt werden müssen, wird die Luft aus der Produktionsumgebung kontinuierlich durch Rotationstrockner geleitet. Zudem lassen sich bestimmte Prozessschritte in einer Handschuhbox durchführen. Hier wird die Luftfeuchtigkeit auf noch niedrigere Taupunkttemperaturen bis hin zu −65 °C (ca. 3 ppmV oder 0,01 % rh) gesenkt. Bei diesen schwierigen Bedingungen ist es wichtig, Messgeräte zu verwenden, die sowohl hochempfindlich als auch extrem zuverlässig sind.
Taupunktspiegel-Hygrometer haben eine Genauigkeit von 0,15 °C oder besser. Da sie die tatsächliche Temperatur messen, bei der sich Kondensat/Eis bildet, weisen sie praktisch keine zeitliche Abweichung auf. Das macht sie zu einem der zuverlässigsten und praktischsten Messgeräte für Anwendungen bis unter −30 °C Taupunkt. Sind die Taupunktspiegel-Hygrometer auch noch mit einem Scada-System (Supervisory Control and Data Acquisition) verbunden, lassen sich die Entfeuchter direkt steuern, was die Energieeffizienz maximiert. Das hat darüber hinaus den Vorteil, dass Alarmmeldungen eingebunden werden können, um sofort anzuzeigen, wenn die Luftfeuchtigkeit im Raum den festgelegten Wert überschreitet.