Anwendungen für die Batterietechnologie

Die Energiewende erfordert leistungsfähige Konzepte zur Speicherung von Energie, da erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind nicht kontinuierlich zur Verfügung stehen. Somit ist ohne geeignete Speichertechnologien eine zuverlässige Energieversorgung nicht möglich. Lithium-Ionen-Batterien haben sich hierbei aufgrund ihrer hohen Energiedichte, langen Lebensdauer, geringen Selbstentladung und schnellen Ladefähigkeit als derzeit beste verfügbare Lösung etabliert.

Um die Materialien und Strukturen dieser Batterien besser zu verstehen und weiterzuentwickeln, ist eine gezielte metallographische Präparation unerlässlich. Sie ermöglicht detaillierte Einblicke in die Mikrostruktur, die Materialzusammensetzung sowie die Qualität der einzelnen Komponenten oder Verbindungen und trägt damit entscheidend zur Optimierung von Lithium-Ionen-Batterien bei.

Trennen von Lithium-Ionen-Batterien (LIB)

Je nach Ziel der Untersuchung können LIBs auf verschiedene Arten getrennt werden. Mit der Hilfe geeigneter Trennmaschinen kann ein Schnitt durch das Batteriegehäuse erfolgen, um die so genannte „Jelly Roll“ zu separieren, oder die gesamte Batterie inklusive der Elektroden und des Gehäuses zu trennen. Die einzelnen Folienelektroden lassen sich mit der Hilfe eines Skalpells separieren.

Für einen Schnitt durch das Gehäuse, bei dem die „Jelly Roll“ intakt bleiben soll, muss ein rotierbares Spannwerkzeug verwendet werden. QATM bietet eine Vielzahl verschiedener Spannwerkzeuge zum Trennen von LIBs. Das folgende Bild zeigt den Trennvorgang einer LIB.

Kurzinfo

• Zeitersparnis durch Schneiden der Probe nahe der Zieloberfläche.
• Verwendung einer Drehvorrichtung zum Festklemmen der Proben.

Anwendungsbereich

• Forschung und Qualitätskontrolle

Schleifen und Polieren von Lithium-Ionen-Batterien

Je nach der anwendungsspezifischen Fragestellung müssen verschiedene Komponenten von LIBs metallographisch präpariert werden. Häufig sollen beispielsweise das Gefüge von Gehäuse und Elektroden oder die Qualität von Punktschweißverbindungen überprüft werden. Das Gehäuse von LIBs besteht häufig aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und einer Nickelbeschichtung.

Für gewisse energieintensive Anwendungen müssen mehrere Lithium-Ionen-Zellen in Parallelschaltung verbunden werden. Dabei ist eine stabile und fehlerfreie Punktschweißverbindung unabdingbar. Außerdem sind die Elektroden der LIB für die Funktionalität entscheidend. Die Anode besteht in der Regel aus einem Kupferstromabnehmer, der mit Graphit beschichtet wurde. Die Kathode besteht aus einer Aluminiumfolie, die als Stromabnehmer dient, und mit Lithium-Metalloxid Partikeln (beispielsweise LCO, LMO) beschichtet wurde. Das folgende Bild zeigt das Gehäuse einer LIB nach dem Polieren und anschließendem Ätzen mit Klemm I.

Kurzinfo

• Wasserfreie Poliersuspensionen und Schmiermittel
• Hohe Reproduzierbarkeit durch automatische Präparation

Anwendungsbereich

• Forschung, Qualitätskontrolle und Produktion