ZEISS eMobility megoldások

Minőségbiztosítás az akkumulátor-alapanyagokhoz

Betekintés az akkumulátor-alapanyagokba

Az akkumulátorrendszernek nagyobb hatása van az elektromos járművek vezetési élményére, mint bármely más tényezőnek. A cellák energiasűrűsége határozza meg a teljesítmény-súly arányt és a vezetési hatótávolságot, a töltéshez szükséges időnek pedig meg kell felelnie az ügyfelek elvárásainak. Az akkumulátorcsomag általában a legdrágább komponens az alternatív energiaforrásokkal működő járművekben. Az akkumulátorcellák árát legfőképp a nyersanyagok határozzák meg, éppen ezért az alternatív energiaforrásokkal működő járművek megtervezésekor egyensúlyban kell tartani a teljesítményt és az alapanyagok költségeit, mindezt anélkül, hogy ez a biztonság kárára menne.

A ZEISS Industrial Microscopy sorozattal az akkumulátormérnökök és az anyagtudósok betekintésekhez juthatnak ezen kihívások legyőzéséhez.

NCM 811 katód-alapanyag

A recept fejlesztése

Az alternatív energiaforrásokkal működő járművek teljesítmény- és költségközpontú tervezése az akkumulátorok technológiájával kezdődik. A katódhoz, az anódhoz és a szeparátorhoz használatos új aktív alapanyagok kifejlesztése kulcsfontosságú az akkumulátor kapacitásának, töltési viselkedésének és élettartamának javítása érdekében a költségek figyelembe vétele mellett. A grafit anód alapanyagok esetében a porozitás és a könnyed kialakítás kulcsfontosságú a kisütési viselkedés meghatározása szempontjából. Bár a szilikon anódhoz való hozzáadása növelheti az energiasűrűséget, továbbra is fontos nyomon követni és ellenőrizni az élettartam során bekövetkező problémákat. A ZEISS elektron- és röntgensugaras megoldásai biztosítják a releváns anyagtulajdonságok meghatározásához szükséges képalkotási és analitikai funkciókat – ez pedig kritikus fontosságú az akkumulátorok teljesítményének és biztonságosságának javítása szempontjából.

Ellátási lánc ellenőrzése

A bejövő áruk minőségének ellenőrzése kulcsfontosságú az alapanyag-ellátás egységességének és következetességének biztosítása szempontjából. Az ellátási lánccal kapcsolatos legfőbb problémák többek között: a nyers alapanyagként használt porok minősítése, valamint az alumínium, a réz és az elkülönítő fóliák minőségellenőrzése. A ZEISS fény- és konfokális mikroszkópjai képesek megvizsgálni a fóliák felületi durvaságát és mikrostruktúráját. Az elektronmikroszkópok ellenőrzik az anyagösszetételt, a részecskék méret szerinti eloszlását és/vagy a részecskék szennyeződését a nyers alapanyagként használt porokban. A kész akkumulátorok röngtgensugaras mikroszkóppal ellenőrizhetők az egyenletes áramleadás garantálása érdekében.

ZEISS Laser Scanning mikroszkóp (LSM) rézfóliás katóddal
Elektronmikroszkópiával létrehozott vezetőképességi térkép

Élettartam és öregedési hatás

Az akkumulátorok teljesítménye az élettartamuk során változik, ezért kulcsfontosságú megérteni a hosszirányú öregedési hatásokat. Mikroszkóp segítségével jól látható, hogy a töltés és a kisülés olyan kémiai és strukturális változásokat okoz, amelyek megváltoztatják az elektródák anyagát. Az akkumulátor ismételt kitágulása és összehúzódása repedésekhez, üres területek kialakulásához, valamint a mechanikai stabilitás és az elektromos vezetőképesség csökkenéséhez vezet, ez pedig a kapacitás csökkenését vagy a cella meghibásodását eredményezi. A ZEISS elektron-mikroszkópiás megoldása lehetővé teszi az elektromos tulajdonságok mikroméretű feltérképezését, ezáltal pedig létrehozható az aktív akkumulátor-alapanyagok „áramvezetői térképe”.