Batterieprüfung
XARIONs Batteriezellen-Ultraschallprüfung für die Batterieindustrie auf Zell-, Modul- und Pack-Ebene
Die bahnbrechende LEA (Laser-Excited Acoustics)-Ultraschallprüfung von XARION ermöglicht eine präzise Batteriezellen-Prüfung und zuverlässige Batterie-Qualitätskontrolle durch den Einsatz von kontaktlosem Ultraschall. Im Gegensatz zu konventionellen Ultraschallprüfmethoden kommt bei XARION kein Koppelmittel oder Gel zum Einsatz.
Die automatisierte ZfP für Batterien identifiziert Eigenschaften, die einen wesentlichen Einfluss auf die Leistung und Lebensdauer von Batteriezellen, -modulen und -packs haben können. Unabhängig von der Anwendung – ob in Elektrofahrzeugen, Systemen für erneuerbare Energien oder elektronischen Geräten – ist es entscheidend, die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Leistung von Batterien zu gewährleisten, indem potenzielle Qualitätsprobleme frühzeitig erkannt und behoben werden.
Features
- See inside your battery!
- Ultraschall-ZfP für Batteriezellen, Batteriemodulen und Batteriepacks ohne Kontakt oder Kopplungsflüssigkeit
- Voll automatisierte und schnelle Batteriezellen-Prüfung
- Mehrfache Einsatzfelder: Prüfung der Elektrolyt-Befüllung sowie der Formierungs- und Alterungsphase
- Sicherstellung der perfekten Versiegelung von Pouch-Zellen
- Erkennung von Hohlräumen in der Wärmeleitpaste und Gapfiller in Modulen und Packs
- Echtzeitüberwachung von Foil-to-Tab-Ultraschallschweißungen in Echtzeit
Elektrolyt-Verteilung und Elektrolyt-Benetzung
Die vollflächige und homogene Benetzung von Batteriezellen mit Elektrolytflüssigkeit ist ein entscheidender Faktor für deren Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Die XARION LEA-Ultraschalltechnologie ermöglicht eine berührungslose Ultraschallprüfung von Batteriezellen in den Stadien der Elektrolyten-Benetzung, Formierung und Alterung bei prismatischen Zellen und Pouch-Zellen. Wie im Bild unten dargestellt, wird dazu ein Laserstrahl benutzt, der direkt in der Batteriezelle eine Ultraschallwelle erzeugt. Die Ultraschallwelle durchläuft die Zelle, wobei Stellen mit Gaseinschlüssen oder fehlender Elektrolytbenetzung den Ultraschall geringer bzw. nicht leiten, während gasfreie Stellen oder gut benetzte Stellen den Ultraschall leiten. Das optische Mikrofon von XARION detektiert den Ultraschall, der die Batteriezelle wieder verlässt, und die Software von XARION stellt ein hochaufgelöstes Prüfbild bereit, in dem der Verteilungsgrad bzw. der Benetzungszustand des Elektrolyts erkennbar ist.
Foil-to-tab und Busbar-Schweißen
Elektrodenfolien werden mit einer Stromabnehmerlasche („Tab“) verschweißt. Dies ist entscheidend für die Stabilität und Sicherheit der Zelle und wird mit Ultraschallschweißmaschinen schnell und wirtschaftlich durchgeführt. Das Optische Mikrofon von XARION ermöglicht in Verbindung mit der Datenanalysesoftware WeldAlyzer eine schnelle und zuverlässige Inline-Prozessüberwachung dieses wichtigen Batterieproduktionsschritts.
Busbars werden für dauerhafte Verbindungen von Zelle zu Zelle und Modul zu Modul verwendet. Das Laserschweißen ist häufig die Methode der Wahl, da es eine schnelle und kostengünstige Art der Verbindung von Busbars ist. Das berührungslose Ultraschallprüfverfahren von XARION ermöglicht es, die Qualität dieser Schweißnähte zu überprüfen und das Auftreten von Fehlern nach der Auslieferung zu vermeiden.
Versiegelung von Pouch-Zellen
Anstelle eines harten Metallgehäuses werden Pouch-Zellen mit einer polymerbeschichteten Aluminiumfolie umhüllt. Fehler bei der Versiegelung dieser Folien beeinträchtigen die Langlebigkeit der Pouch-Zelle und können ein ernsthaftes Sicherheitsrisiko darstellen. Die XARION LEA-Ultraschallprüfung für Batteriezellen kann automatisch Fehler bei der Versiegelung von Pouch-Zellen erkennen und dadurch den Output von Produktionslinien optimieren.
Erkennung von Wärmeleitpaste und Gap-Fillern
Um eine Überhitzung zu vermeiden, müssen alle Batteriezellen in einem Modul oder Pack für eine effektive Kühlung thermisch mit dem Außengehäuse verbunden sein. Dies wird in der Regel durch das Auffüllen von Luftspalten mit Wärmeleitpaste, Wärmeleitkleber oder Lückenfüller erreicht. XARIONs berührungslose, einseitige Ultraschallprüfung der Module ermöglicht eine schnelle und automatisierte Überprüfung, ob alle Lücken ordnungsgemäß gefüllt sind, um eine zuverlässige thermische Verbindung selbst bei großen Batteriepacks zu gewährleisten.
Röntgenbildgebung erzeugt zwar hochauflösende 3D-Bilder, dünne, gasförmige Einschlüsse und Delaminationen lassen sich jedoch mit Röntgenstrahlen nur schwer erkennen. Zudem ist die ultraschallbasierte Methode weitaus kostengünstiger als Röntgenmethoden.
Ein direkter Vergleich zwischen der XARION-Ultraschallprüfung und der Röntgenprüfung bei der zerstörenden Prüfung zeigte einen entscheidenden Vorteil der XARION-Methode. Während die Röntgenuntersuchung in bestimmten Fällen eine thermische Verbindung vermuten ließ, stellte die XARION-Methode genau fest, dass keine Verbindung zur Wärmeleitpaste vorhanden war. Dieses Maß an Präzision macht die XARION-Lösung zur ersten Wahl, wenn es darum geht, die Qualität und Zuverlässigkeit von thermischen Verbindungen in Batteriesystemen sicherzustellen.