【リチウムイオン電池の水分測定】カールフィッシャー法の原理と測定方法

【リチウムイオン電池の水分測定】カールフィッシャー法

 

リチウムイオン電池では製造時に水分が混入すると電池として機能しなくなるためドライルームやグローブボックスと呼ばれる露点が非常に低い環境下で作製します。

 

ただし、電池(ラミネート型電池角型電池、円筒電池等等)内部の気密が確保されていないと、電解液をはじめとした構成部材に水分を混入します。

 

他には作成された電極を保管している間に水分が吸着してします場合などもあります。

 

そのため水分が混入していないかどうかなどを確認するために、水分量を測定することが重要です。

 

そして、水分量を測定するにはカールフィッシャー法と呼ばれる水分測定方法があります。

 

こちらのページでは、

 

・カールフィッシャー法(電量滴定法)の測定原理

 

があります。

 

 

カールフィッシャー法の測定原理

 

カールフィッシャー法とは、カールフィッシャー試薬と呼ばれるヨウ化物イオンを含む溶液が水分と反応する以下の反応式が起こる際の通電電気量との関係から、測定サンプルに含まれる水分量を測定する方法です。

 

・H2O + I2 + SO2 + CH3OH + 3RN → 2RN・HI + RN・HSO4CH3

 

・2I- + 2e- → I2

 

という反応により水分が消費された際の電気量が決定されるのです。

 

 

リチウムイオン電池における測定サンプルとしましては、電解液中の水分を測定するための電解液であったり、電極中の水分を測定するための電極などが挙げられます(サンプルにより測定装置が若干異なります)。

 

例えば水9gがある電解液に含まれていたとします。

 

ヨウ素と水は同mol反応するため、ヨウ素も0.5mol反応します。

 

すると、電子はその2倍であるため1mol反応し、ここでファラデーの法則を適用しますと、ファラデー定数を96500C/molとして計算しますと、96500C*2=193000Cが反応することがわかります。

 

このようにして、水分量が自動的に計算される仕組みとなっています。

 

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