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Qualitätssicherung für Batteriezellen mit Elektroden

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Was sind Batteriezellen mit Elektroden?

Die Batteriezelle ist die Haupteinheit einer Batterie. Sie enthält zentrale Komponenten wie Kathode, Anode, Separator und Elektrolyt. Die Geometrie der Elektroden in der Zelle ist ein entscheidender Faktor für die Effizienz und Sicherheit der Zelle.

Anoden, Kathoden und die Separatorfolien werden aus beschichtetem Kupfer, Aluminium oder Isolierpapierfolien geschnitten oder gestanzt. Die Separatorfolien in Batteriezellen sind als Stapel angeordnet, idealerweise ohne jede Überlappung.

Optische 2D-Formmessung einer Elektrode mit einem ZEISS Multisensor-KMG

2D-Form

Ein optisches ZEISS Multisensor-Koordinatenmessgerät ist die ideale Lösung für die präzise, hochauflösende Inspektion ausgeschnittener Elektroden im Messlabor. Da für einen vollständigen Akkupack sehr viele Elektroden nötig sind, werden sie an den Fertigungslinien in schnellem Tempo geschnitten und gestapelt.
Eine effiziente, in die Linie eingebundene optische Messlösung von ZEISS leistet die nötige Echtzeit-Überwachung des Schnitt- und Stapelvorgangs. Qualitätsinformationssoftware von ZEISS analysiert zusätzlich statistische Daten der Linie und korreliert sie mit den Messlaborergebnissen.

Sicherheit

Batterien haben eine hohe Energiedichte, und wie beim Treibstoff in konventionellen Fahrzeugen müssen Sicherheit und der Schutz des Nutzers gewährleistet sein. Ein Kurzschluss zwischen Anode und Kathode kann zu thermischer Instabilität und Verbrennen führen. Eigenschaften auf Mikroebene der zusammengebauten Zellen liefern daher wichtige Informationen für die Entwicklung leistungsfähiger Batterien, die sicherer sind.
ZEISS Röntgenmikroskope bilden vor dem Schneiden oder der Demontage die interne 3D-Mikrostruktur ab und machen verbogene Stromabnehmer und potenzielle Separator-Quetschpunkte sowie Partikelkontamination sichtbar, die zur Bildung von Lithiumdendriten führen können. Mit Stoß- und Nageleindringprüfungen werden potenzielle Versagensarten nach Unfällen oder Zusammenstößen per Lichtmikroskopie untersucht. Lade- und Entladeverhalten, Ausdehnung und Dendritenbildung lassen sich mit In-situ-Mikroskopieverfahren untersuchen.

3D-Röntgenmikroskop-Tomografie einer Pouch-Zelle