Nach einem Schadensfall setzen Wissenschaftler eine neue Methode ein, um Batterien mit einem Computertomographen zu untersuchen. Die Fotos in Nanoauslösung und 3D sollen künftig Akkuzellen und Produktionsprozesse verbessern.
Seit Lithiumakkus in Elektroautos, E-Bikes und Stromspeicher einbaut werden, gewinnt die Analyse gealterter oder defekter Akkus immer stärker an Bedeutung. Häufig geht es bei der späteren Beurteilung darum, herauszufinden, ob eine unsachgemäße Nutzung, Produktionsfehler oder Schwachstellen in der Konstruktion den Schade verursacht haben. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat deshalb zu Jahresbeginn einen sogenannten Dual-Source-Röntgentomographen angeschaft. Der analysiert das Innenleben von Batterien – zerstörungsfrei und mit hoher Auflösung.
Der rund 2,5 Meter lange, zwei Meter hohe und 1,60 Meter breite Computertomograph wird künftig zur Nachanalyse bei Schadensfällen sowie zur Qualitätssicherung neuer Produkte genutzt. Die Befunde bieten so Materialien und Prozessen im Rahmen der Elektroden- und Zellfertigung verbessern. Das Gerät ist darüber hinaus Teil der Entwicklung neuer Prüfmethoden für die Batterieindustrie. „Wir können kleinste Anomalien und Strukturänderungen im Zellinneren dreidimensional sichtbar machen“, beschreibt Profesor Werner Tillmetz. Er ist ZSW-Vorstand und leitet den Geschäftsbereich Elektrochemische Energietechnologien. „Damit werden entscheidende Erkenntnisse zur Optimierung von Zellen und zu den Produktionsprozessen gewonnen.“
Ein Tausendstel Millimeter
Zwei Röhren ermöglichen tiefe Einblicke in den inneren Aufbau der Akkumulatoren und ihrer Bestandteile: Die Mikrofokusröhre mit 300 Kilovolt Spannung eignet sich vor allem für die Durchleuchtung größerer Zellen und ganzer Batteriemodule. Mit der Röhre wird eine Detailauflösung bis zu einem Tausendstel Millimeter erreicht. Die Nanoröhre bringt es sogar auf die Hälfte eines Tausendstel-Millimeters. Die Akkus werden bei der Untersuchung mit präzise rotierenden Probenteller fixiert und dann wahlweise mit der entsprechenden Röhre durchleuchtet. Der Rotationsdurchmesser kann bis zu 50 Zentimeter betragen, die Proben können bis zu 80 Zentimeter hoch sein. Für die Untersuchung von Batteriemodulen sei dies eine Voraussetzung, teilt das ZSW mit. (nhp)
