Lithium-Ionen-Batterien (LIB) sind ein unverzichtbarer Bestandteil des modernen Lebens geworden. Es gibt sie für zahlreiche Anwendungen wie Smartphones, Tablets und Notebooks, aber besonders im Mobilitätssektor im Rahmen der Energiewende nimmt ihre Bedeutung rapide zu. Die intensive Prüfung von Batterien ist nicht nur wichtig, um ihre Qualität und Funktion zu gewährleisten, sondern vor allem unter Sicherheitsaspekten. Nach dem Europäischen Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße (ADR) als Gefahrgut deklariert, können beispielsweise Kurzschlüsse und sogar Brände durch fehlerhafte Montage oder ein undichtes Gehäuse entstehen. Entsprechend sind, unabhängig vom Format der Batteriezelle, umfangreiche Qualitätsprüfungen nötig, die sich u.a. auf mögliche Deformationen, die Schweißnähte und Laschen, Anodenüberhänge und deren korrekte Ausrichtung, potenzielle Brüche, Delaminationen, Poren und Fremdeinschlüsse konzentrieren. Die effektivste Prüfmethode für Batterien ist die zerstörungsfreie Röntgentechnik, allem voran die Computertomografie oder Computerlaminografie. Dies gilt für Batteriezellen, Batteriemodule und komplette Batteriesysteme gleichermaßen. Für die Batteriehersteller steht aber nicht nur die einwandfreie Produktqualität im Fokus, sondern genauso die Senkung des aktuell noch sehr hohen Ausschusses und die Steigerung von Durchsatz und Produktivität.
Überprüfung des Anoden-Kathoden-Überhangs
Eine der wichtigsten Inspektionen bei Batterien ist die genaue Überprüfung des Anoden-Kathoden-Überhangs (ACO), da er entscheidend für die Sicherheit einer Batteriezelle ist. Die sorgfältig ausbalancierten Toleranzzonen der Überhänge sollen die Entstehung von Dendriten verhindern, kleine Kristalle, die nach Ladezyklen aus dem Beschichtungsmaterial herauswachsen können. Sie können potenziell zu einem Sicherheitsrisiko werden, da sie die dünne Separatorfolie, die die beiden Elektroden voneinander isoliert, beschädigen, was zu einem Kurzschluss in der Zelle führt. Der Elektrolyt in der Zelle ist eine brennbare Substanz. Bei Anwendungen, bei denen mehrere Zellen dicht aneinander gepackt sind, wie in einem Batteriemodul, kann ein solches thermisches Durchgehen eine Kettenreaktion mit gravierenden Folgen auslösen.
Solche Inspektionen erfordern verlässliche, wiederholbare Resultate, die unabhängig von menschlichen Bias sind. Daher ist eine automatische Prüflösung nicht nur die einfachste und schnellste, sondern auch die sicherste Methode. Gemeinsam mit Dragonfly hat Comet Yxlon eine 3D-Bildanalyse-Softwarelösung zur automatischen Segmentierung und Messung des Anodenüberhangs von EV-Batterien entwickelt. Die Segmentierung, die Messungen und das Reporting werden auf die Anforderungen und Spezifikationen des Kunden zugeschnitten. Jedes Projekt folgt jedoch einem genau definierten Prozess, um sicherzustellen, dass die Anforderungen korrekt verstanden sind. Je nach Bedarf des Anwenders wird Battery Insights in drei Paketen mit unterschiedlichen Support-Leveln angeboten. Battery Insights ist eine systemunabhängige Lösung und kann in jedes Prüfsystem eingebunden werden. Sie wird exklusiv von Comet Yxlon und Dragonfly vertrieben und betreut. Bereits seit zwei Jahrzehnten bietet Dragonfly Innovatoren aus Universitäten und Forschungszentren eine Deep-Learning-Segmentierungs-Engine, die Daten zur Materialcharakterisierung, Oberflächenanalyse, Prozessbewertung und Qualitätskontrolle liefert und nun auch Beachtung für industrielle Anwendungen findet.
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