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Was befindet sich im Inneren einer Batteriezelle?
10. Februar 2023 | Nils Achilles
Lithium-Ionen-Akkus (LIB) sind aus dem modernen Leben nicht mehr wegzudenken. Die intensive Prüfung von Batterien ist dabei nicht nur für die Sicherstellung von Qualität und Funktion wichtig, sondern vor allem auch aus Sicherheitsaspekten. Die CT zeigt Ihnen jedes Detail.
Lithium-Ionen-Batterien (LIB) sind aus dem modernen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie kommen in zahlreichen Anwendungen wie Smartphones, Tablets und Notebooks zum Einsatz, gewinnen jedoch auch in der Elektromobilität und in der Luft- und Raumfahrt rasant an Bedeutung.
Die intensive Prüfung von Batterien ist nicht nur für Qualität und Funktion unerlässlich, sondern vor allem auch unter Sicherheitsaspekten. Da sie beispielsweise nach dem Europäischen Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße (ADR) als Gefahrgut eingestuft sind, können durch fehlerhafte Montage oder undichte Gehäuse Kurzschlüsse und sogar Brände entstehen.
Die wirksamste Prüfmethode für Batterien ist die zerstörungsfreie Röntgen technologie. Sie ist das einzige Verfahren, das die inneren Strukturen durch das Gehäuse hindurch sichtbar macht. Selbst bereits in Geräte eingebaute Batterien lassen sich so sicher und präzise untersuchen, ohne dass sie ausgebaut oder geöffnet werden müssen.
Viele Hersteller von Batteriezellen und Forschende setzen auf die industrielle Computertomographie (CT) für die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) von Bauteilen, um die Qualität über den gesamten F&E- und Fertigungsprozess hinweg sicherzustellen. Ein CT-Scan erzeugt eine 3D-Volumendichtekarte. Das 3D-Volumen entsteht durch die Rekonstruktion einer großen Anzahl von 2D-Röntgenbildern. Mittels leistungsstarker Software lassen sich zahlreiche 2D-Projektionsbilder zu einem 3D-Volumen nahezu jedes Bauteils, Objekts oder Produkts zusammenfügen. Angesichts neuester Entwicklungen und komplexer Designs von Lithium-Ionen-Batterien ist dies der einzige Weg, um einen präzisen, zerstörungsfreien Einblick in das Innere dieser Komponenten zu erhalten.
Obwohl sich die CT-Technologie fest als verlässliches ZfP-Verfahren etabliert hat, ist sich mancher Ingenieur vielleicht gar nicht bewusst, welch wichtige Rolle sie bereits in der Forschungs- und Entwicklungsphase spielen kann. Der Einsatz von CT in der FuE hilft, viele Probleme im späteren Produktionsprozess zu vermeiden, indem entscheidende Informationen zum Bauteildesign, zu den Rohenergien bzw. Rohmaterialien und zur Maßhaltigkeit der Geometrie gewonnen werden – Aspekte, die für den Produkterfolg unerlässlich sind. Wer erst einmal das Potenzial von CT als Informationsinstrument und nicht nur als reines Qualitätssicherungswerkzeug entdeckt hat, wird die CT mit anderen Augen sehen.
Mit diesem Whitepaper möchten wir unsere Begeisterung für die Technologie teilen und das Bewusstsein für die aktuellen Möglichkeiten von CT-Hardware und -Software in industriellen Anwendungen schärfen. Wie so oft helfen die zu Beginn gewonnenen Erkenntnisse Ingenieurinnen und Ingenieuren dabei, agiler zu agieren und kostspielige Ausfallzeiten in späteren Design- oder Produktionsphasen zu vermeiden.
Was Sie in diesem Paper erfahren:
- CT: von der Qualitätsprüfung zum Informationswerkzeug
- Materialprüfung vor der Produktion mittels CT
- Senkung von Kosten, Risiken und Zeitaufwand in der Fertigung
- CT in Forschung und Entwicklung
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Was steckt in einer Batteriezelle? (pdf)