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.
Metallographie / Materialographie Anwendungsbeispiele
Untersuchung von Lithium-Metalloxid Pulvern
Lithiummetalloxidpartikel werden metallografisch präpariert und mittels Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie mit EDX-Detektor untersucht, um ihre Größe und chemische Zusammensetzung zu bestimmen.
Die epoxidbasierten Kalteinbettmaterialien von QATM (Qpox 90 und Qpox 92) ermöglichen die lückenlose Einbettung der Oxidpartikelpulver und bereiten sie für das Schleifen und Polieren vor. Dank einer umfangreichen Auswahl an Poliertüchern und Polierdiamantsuspensionen kann eine Vielzahl von Lithiummetalloxidpartikeln präpariert werden. Das Qdoser-System wird für die automatisierte Dosierung während des Polierens und Feinpolierens verwendet.
Kurzinfo
- Metallografische Präparation für die Untersuchung unter dem Lichtmikroskop
- Metallografische Präparation für die Untersuchung unter dem Lichtmikroskop
Anwendungsbereich
- Forschung und Qualitätskontrolle
Ein Beispiel für in Qpox 90 montierte Pulverpartikel.
Dosiereinheit Qdoser ECO & Verbrauchsmaterialien
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
Trennvorgang einer kompletten LIB in einer QATM Trennmaschine.
Trennmaschine Qcut 350 A
Einbetten von Lithium-Ionen-Batterien
Das Einbetten von LIBs unterscheidet sich in Abhängigkeit der zu untersuchenden Komponenten. Das Gehäuse und Schweißverbindungen können in der Regel heißeingebettet werden. Aufgrund ihrer Temperatur- und Druckempfindlichkeit müssen die Elektroden jedoch immer kalteingebettet werden. LIBs können auch vor dem Trennvorgang eingebettet werden, um die mechanische Integrität der einzelnen Komponenten zu erhalten. Für spaltfreies Kalteinbetten wird die Verwendung von Einbettmitteln mit möglichst geringer Schrumpfung und Aushärtetemperatur empfohlen. Unsere Empfehlung sind die epoxidharzbasierten Einbettmittel Qpox 90 und Qpox 92 aus dem QATM-Portfolio, die aufgrund ihrer niedrigen Aushärtetemperatur von 60°C bzw. 35°C Spaltbildung vermeiden.
Kurzinfo
- Verwendung von Kalteinbettmaterialien auf Epoxidbasis mit minimaler Polymerisationstemperatur und minimaler Schrumpfung.
- Hohe Flexibilität durch Warmeinbettung dank Vorheizfunktion, Kühlmodi, Wartungsaufgaben und Benutzerkontenverwaltung.
Anwendungsbereich
- Forschung und Qualitätskontrolle
Kalteingebettete LIB-Probe
Warmeinbettpresse Qpress 50
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
- Wasserfreie Poliersuspensionen und Schmiermittel
Anwendungsbereich
- Forschung, Qualitätskontrolle und Produktion
Schleif- und Poliermaschine Qpol 250 A2-ECO
Schleif- und Poliermaschine Qpol 250 A2-ECO
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