Seit der Markteinführung von Lithium-Ionen-Zellen für Elektroautos, E-Bikes und Stromspeicher gewinnt die detaillierte Analyse gealterter oder defekter Akkus immer mehr an Bedeutung. Häufig geht es bei der Schadensbeurteilung um die Frage, ob unsachgemäße Nutzung, Produktionsfehler oder Schwachstellen in der Konstruktion die Beeinträchtigung verursacht haben.

Zu unseren Kernkompetenzen  gehören Zellöffnungen, Post-Mortem-Analysen sowie zerstörrungsfreie, computertomgrafische Untersuchungen an Batterien und Zellen. Die Ausstattung umfasst professionelle Arbeitsplätze zur Zellöffnung sowie einen Röntgen-Computertomografen.

Ansprechpartner

Michael Kasper
+49 731 9530-564
Zellöffnung

// Aufklärung von Schädigungsmechanismen

Zur Schadensanalyse und für die Bewertung neuer oder gealterter Zellen sind wir auf Zellöffnungen und Post-Mortem-Analysen spezialisiert. Die Analyseergebnisse sind essenziell für das Verständnis von Alterungsprozessen und potenziellen Sicherheitsrisiken sowie für die Optimierung des Zelldesigns.

Geprüft werden sämtliche Typen von Batterien – von konventionellen Batterien über Lithium-Ionen-Batterien bis hin zu neuen Super Caps. Ob Rundzellen, Pouchzellen oder prismatische Zelldesigns, bis zu einer Kapazität von 400 Amperestunden werden alle Formate fachgerecht untersucht.

Aus den Ergebnissen der Post-Mortem-Analysen können Schädigungsmechanismen abgeleitet werden. So fanden wir beispielsweise in einer Studie mit kommerziellen 18650-Lithiumbatterien heraus, dass sich deren Alterungsmechanismus mit der Umgebungstemperatur ändert: Bei höheren Temperaturen findet die Zersetzung des Leitsalzes auf der Oberfläche der Anode statt, wohingegen sich bei tiefen Temperaturen metallisches Lithium auf den Anoden abscheidet (siehe Abbildung).

Nach dem Öffnen der Zellen steht am ZSW eine große Bandbreite von  physikalisch-chemischen Analysemethoden zur Untersuchung der Schädigungsmechanismen zur Verfügung: Mittels SEM, EDX, ICP-OES, XRD und GC-MS werden bei uns alle Bestandteile der Zellen – Anoden, Kathoden, Separatoren und Elektrolyt – eingehend untersucht.

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Professionelle und sichere Zellöffnung. Foto: ZSW/S. Ströbele
Professionelle und sichere Zellöffnung. Foto: ZSW/S. Ströbele
Temperaturabhängige Änderung des Alterungsmechanismus in Lithiumbatterien. Bild: ZSW
Temperaturabhängige Änderung des Alterungsmechanismus in Lithiumbatterien. Bild: ZSW