VITRONIC hat ein Verfahren für die Qualitätsprüfung von Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge entwickelt: Damit lassen sich Partikelverunreinigungen in Batteriezellen erfassen, sowie weitere Fehler. Partikel können in seltenen Fällen Kurzschlüsse verursachen, in deren Folge sich die Batterie im laufenden Betrieb entzünden kann. Da sich die Produktionsmenge an Li-Ion-Batterien in den kommenden Jahren vervielfachen wird, könnte daraus ein relevantes Sicherheitsproblem entstehen. Das neue Verfahren bietet eine Lösung: Es ermöglicht eine günstige, lückenlose Inline-Prüfung in der Massenfertigung. Auf der Battery Show Ende Juni in Stuttgart stellt VITRONIC diese und weitere Innovationen vor.

Partikelverunreinigungen als Ursache für Batteriebrände

Wenn Elektrofahrzeuge wie aus dem Nichts in Brand geraten, könnten sie dafür verantwortlich sein: nur Mikrometer große Produktionsrückstände in den Zellen der Lithium-Ionen-Batterien. Sie entstehen beim Zuschnitt der Elektroden und Separatorfolien oder durch den Abrieb mechanischer Teile in der Produktionslinie. Trotz Reinigungssystemen bleiben einzelne Partikel auf den Folien der Batteriezelle hängen.

Wenn Partikel 10 Mikrometer und größer sind, können sie die 10-40 Mikrometer dicken Separatoren zwischen Anode und Kathode durchdringen. Das geschieht meist erst, nachdem die Batterien eine Zeitlang im Einsatz sind – vielleicht während einer Autofahrt. Die Batterie schließt kurz, kann sich entzünden und das gesamte Fahrzeug in Brand setzen.

Das Problem wurde bisher in Kauf genommen

Mit den üblichen Qualitätskontrollen in der Batteriefertigung können solche Partikelverunreinigungen nicht erkannt werden; zum Zeitpunkt der Auslieferung funktioniert die Batterie noch ganz normal. Erhältliche Prüfsysteme – industrielle Mikroskope – müssen manuell bedient werden. Sie eignen sich nur für Stichprobenkontrollen, nicht aber für die Massenfertigung.

Aufgrund der bisher relativ geringen Stückzahlen konnte das Sicherheitsrisiko bisher in Kauf genommen werden. Aus den aktuell rund 20 Millionen E-Fahrzeugen weltweit sollen jedoch in den kommenden Jahren hunderte Millionen werden. Aus den bisherigen Einzelfällen könnten dann eine relevante Anzahl von Vorfällen werden.

Prüfsystem für die Massenfertigung wird aktuell erprobt

Die lückenlose Partikelprüfung wird deshalb bald zum Standard in der Zellproduktion. Das neue Verfahren von VITRONIC, den Spezialisten für industrielle Bildverarbeitung, bietet dafür eine Lösung. Ein hochauflösender 16K Zeilenkamerasensor macht gleichzeitig mehrere Aufnahmen der Elektrodenfolien aus unterschiedlichen Winkeln, mit unterschiedlicher Beleuchtung. Dadurch lassen sich winzige Partikel erkennen, die kaum Kontrast zum Hintergrund haben und praktisch unsichtbar sind. Die detektierten Partikel werden vermessen und automatisch klassifiziert. Auch weitere Fehler lassen sich aufspüren, etwa Lageabweichungen, Rand- und Schnittfehler oder durch den Transport veränderte Oberflächeneigenschaften der Elektroden.

Die Prüfung wird direkt in der Fertigungslinie durchgeführt, nach dem Laserschnitt und vor dem Stapeln der Elektroden- und Separatorfolien. Der Transport der Folien muss dafür nicht angehalten werden. Das Inline-Prüfsystem eignet sich deshalb für den Einsatz in der Massenfertigung. Es unterstützt Hersteller von Batteriezellen, die Produktqualität weiter zu erhöhen und eine Null-Fehler-Strategie umzusetzen.

Auf der Battery Show in Stuttgart vom 28.-30. Juni 2022 stellt VITRONIC diese und weitere Innovationen in der Qualitätskontrolle vor. Hier finden Interessierte weitere Informationen.

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Über VITRONIC

VITRONIC ist eines der weltweit führenden Unternehmen für industrielle Bildverarbeitung. Die inhabergeführte Unternehmensgruppe entwickelt innovative Produkte und spezialisierte Lösungen in den Wachstumsbranchen Industrie- und Logistikautomation sowie in der Verkehrstechnik.

Mit über 35 Jahren Erfahrung bietet VITRONIC ein einzigartiges Portfolio an Systemen und Software für bild- und sensorbasierte Qualitätsprüfung, Identifikation, Verkehrsüberwachung und Mauterhebung. Zu den Kunden zählen bekannte Unternehmen wie B.Braun, BMW, Daimler, DHL, UPS, Toll Collect, Fresenius und Sanofi, ebenso wie Ministerien und Behörden.

VITRONIC Systeme leisten einen wichtigen Beitrag, um höchste Qualität und Wirtschaftlichkeit in der Produktion von Automobil-, Photovoltaik- und Pharmaunternehmen sicherzustellen.

In Logistikzentren und an Frachtflughäfen weltweit übernehmen Auto-ID-Lösungen von VITRONIC die effiziente Erfassung und Integration von Sendungsdaten und sorgen damit für transparente Warenströme.

Für den Verkehrsbereich bietet das Unternehmen hochleistungsfähige Technologien, um mehr Sicherheit auf den Straßen zu gewährleisten und den Verkehrsfluss zu verbessern.

Seit seiner Gründung im Jahr 1984 wächst VITRONIC kontinuierlich und ist heute mit über 1.000 Mitarbeitern auf 4 Kontinenten und in über 80 Ländern vertreten. Seine internationalen Kunden betreut VITRONIC durch Niederlassungen in Nordamerika, Europa, Asien und Australien sowie über ein weltweites Netzwerk von Vertriebs- und Servicepartnern.

Entwicklung und Produktion der VITRONIC-Systeme sind am Unternehmenssitz in Wiesbaden angesiedelt. Im Jahr 2020 lagen die Umsatzerlöse bei 151,2 Mio. EURO.

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