Das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut EMI, hat eine Hochgeschwindigkeits-Röntgenanlage entwickelt, mit der sich dynamische Vorgänge im Inneren großformatiger prismatischer Lithium-Ionen-Zellen erstmals in Echtzeit untersuchen lassen. Gemeinsam mit PowerCo, der Batteriegesellschaft des Volkswagen-Konzerns, soll die Technologie nun für industrielle Anwendungen nutzbar gemacht werden.
Die Anlage kombiniert Hochleistungs-Röntgentechnik mit einer speziell entwickelten Batterietestkammer und Sensorik zur gleichzeitigen Erfassung von Temperatur, Druck, Spannung und Gasstrom. Mit bis zu 1.000 Bildern pro Sekunde lassen sich unter anderem Gasbildung, Materialverschiebungen und Rissbildung während des Zellversagens analysieren. Die gewonnenen Daten sollen dazu beitragen, Zelldesigns auf Basis real beobachteter Prozesse zu optimieren und Simulationsmodelle zu präzisieren. Das Fraunhofer EMI hat die Technologie bereits zur Untersuchung von Materialauswurf und thermischer Propagation bei mehreren Automobilherstellern eingesetzt. Eine zentrale ingenieurtechnische Leistung war dabei die Entwicklung einer Schutzkammer, die empfindliche Röntgenkomponenten zuverlässig vor den extremen Bedingungen beim thermischen Durchgehen von Lithium-Ionen-Zellen abschirmt.
Bis 2028 soll die Anlage am PowerCo-Standort Salzgitter installiert werden. Das modular ausgelegte System soll sich an unterschiedliche Zellformate und künftige Zellchemien anpassen lassen. (oe)
