Qualitätssicherung für leistungsstarke Batterien
ZEISS EMOBILITY SOLUTIONS

Qualitätssicherung für leistungsstarke Batterien

Zuverlässige Komponenten durch Inspektions- und Messdaten
Qualitätsmanagement von Batterien in der Produktion

Qualitätsmanagement von Batterien in der Produktion

Sicherstellung einer langfristig herausragenden Leistung

Batterien sind der Schlüssel zu Reichweite, Leistung und Langlebigkeit von Elektrofahrzeugen. Diese Faktoren sind für die Besitzer und Hersteller entscheidend, wobei auch Sicherheit, Effizienz und Kosten für den Erfolg entscheidend sind.

Zuverlässige und langlebige Batterien erfordern erstklassige Materialien und präzise Produktionstechniken. Auch bei der Endmontage müssen die Zellen, Module und Batteriewannen sehr enge Toleranzen einhalten.

Mit industrieller Mikroskopie, Computertomografie (CT), Koordinatenmessgeräten (KMG) und optischen 3D-Messsystemen nutzt das ZEISS Portfolio Softwarelösungen, um die Inspektions- und Messdaten zu erfassen, die für die Sicherheit und Leistungsfähigkeit von Batterien für Elektrofahrzeuge erforderlich sind.

Vollständige Abdeckung der Batterieanwendungen

Im Sektor der E-Mobilität sind Batterien das Herzstück einer Vielzahl von Qualitätsmanagement-Anwendungen. Diese umfassen den gesamten Arbeitsablauf der Batterieproduktion von der Entwicklung bis zur Endmontage. Die Analyse der Batteriematerialien, die Inspektion der Batterieelektroden, die Endkontrolle der gefertigten Zellen und Module, die Überprüfung der Batteriewanne - all das können Sie mit dem ZEISS Portfolio durchführen. Klicken Sie auf die nachstehenden Links, um unsere speziellen Qualitätsmanagementlösungen für Batterieanwendungen kennenzulernen.

Batteriematerialien

Batteriematerialien

Material- und Strukturentwicklung

Die Rohstoffe haben einen erheblichen Einfluss auf die Batterieleistung. Zu den wichtigsten Herausforderungen in diesem Zusammenhang gehören die Entwicklung neuer aktiver Materialien, die Sicherstellung einer gleichmäßigen und konsistenten Versorgung, die Aufrechterhaltung eines angemessenen Kalandrierdrucks und die Beobachtung mikroskopischer Veränderungen durch Alterung der Batterien.

Batterieelektroden

Batterieelektroden

Technische Sauberkeit

Batterieelektroden spielen eine wichtige Rolle für die Sicherheit und Effizienz, wobei die Analyse der Mikrostruktur der Materialien, die Inspektion und der rechtzeitige Klingentausch zur Vermeidung von Metallgraten, sowie die 3D-Visualisierung von Verformungen von entscheidender Bedeutung sind. Außerdem ist es wichtig, durch technische Sauberkeit eine Verunreinigung durch Partikel zu verhindern.

Batteriezellen und -module

Batteriezellen und -module

Schnelle, hochauflösende Inspektion

Die Endkontrolle des kompletten Batteriemoduls ist ein besonders anspruchsvoller Prozess, da die einzelnen Zellen in den Modulen eine Reihe von Sicherheitsrisiken und Qualitätsproblemen mit sich bringen. Für alle drei Zelltypen - zylindrisch, prismatisch und Pouch - sind schnelle Prüfzyklen mit hoher Auflösung erforderlich.

Batteriewanne

Batteriewanne

Inspektion der Struktur

In der Batteriewanne befinden sich alle Anschlüsse, Steuereinheiten, Batteriezellen und die Batteriepacks, die zahlreiche Batteriemodule enthalten. Da sie vollständig in die Fahrzeugkarosserie integriert ist, muss ihre Struktur und Unversehrtheit während der Produktion in mehreren Intervallen überprüft werden, um Qualität und Sicherheit zu gewährleisten.

ZEISS eMobility Solutions für jeden Fertigungsschritt

Blue Line für Batterieentwicklung und -produktion

ZEISS eMobility Solutions für jeden Fertigungsschritt
  • Quality Gate 1: Materialentwicklung

    Quality Gate 1: Materialentwicklung

    Entwicklung von Materialien für Kathode, Anode und Separator

    Herausforderungen

    • Kapazität, Ladeverhalten und Lebensdauer der Batterie werden durch die verwendeten Materialien für Kathode, Anode und Separator bestimmt
    • Die Leistung der Zellen wird in hohem Maße durch die mikroskopische Struktur dieser Materialien sowie durch die chemische Zusammensetzung der Partikel und Verunreinigungen beeinflusst

     

    Ihre Vorteile mit ZEISS

    • Hochauflösende, kontrastreiche Batterie-Materialanalyse mit ZEISS Rasterelektronenmikroskopen
    • Effiziente korrelative Analyse durch patentierte Lösung für korrelative Mikroskopie, die Lichtmikroskope und SEMs umfasst
  • Quality Gate 2: Entwicklung der Struktur

    Quality Gate 2: Entwicklung der Struktur

    Vormontagetest zur Untersuchung der Funktionalität

    Herausforderungen

    • Sichere und effiziente Lösungen für die Probenvorbereitung und Analyse sind erforderlich, um die Qualität der Zellstrukturen zu gewährleisten und eine hohe Leistung zu ermöglichen
    • Der ursprüngliche Zustand der Zellstruktur muss analysiert werden, ohne die Zelle zu demontieren

     

    Ihre Vorteile mit ZEISS

    • Sichere Probenvorbereitung und effizienter großflächiger Querschnitt
    • Hochauflösende, kontrastreiche Analyse von elektronenstrahlempfindlichen Batteriematerialien im niedrigen kV-Bereich mit ZEISS GeminiSEM
    • Hochauflösende, zerstörungsfreie 3D-Zellstrukturanalyse mit ZEISS Xradia Versa
  • Quality Gate 3: Verarbeitung von Rohmaterialien

    Quality Gate 3: Verarbeitung von Rohmaterialien

    Eingangskontrolle der Qualität

    Herausforderungen

    • Die Wareneingangskontrolle stellt die Einheitlichkeit und Konsistenz des Materials sicher und verhindert so Fehler, die sich stark auf Leistung und Effizienz auswirken
    • Visualisierung und Überprüfung der Mikrostruktur des Rohmaterials, des Verhältnisses der chemischen Elemente der Kathodenpartikel und der Reinheit der Anodenpartikel - alles entscheidende Faktoren für die Vermeidung von Batterieausfällen

    Ihre Vorteile mit ZEISS

    • ZEISS GeminiSEM erfüllt die höchsten Anforderungen an Sub-Nanometer-Bildgebung, Analytik und Probenflexibilität
    • Der komplette Arbeitsablauf der Probenvorbereitung ermöglicht eine schnelle, klare und nahtlose Abbildung der Materialmikrostruktur
    • Unterstützt hochauflösende, kontrastreiche Bilder von nichtleitenden Proben
  • Quality Gate 4: Elektrodenproduktion

    Quality Gate 4: Elektrodenproduktion

    Technische Sauberkeit und Gratinspektion

    Herausforderungen

    • Prüfung von Fremdkörpern größer als 5 μm erforderlich wegen des hohen Kontaminationsrisikos bei Transport und Herstellung
    • Da beim Schneiden von Elektroden Grate entstehen können, ist es von entscheidender Bedeutung, ein Gleichgewicht zwischen Qualität und Kosten zu finden, indem der ideale Zeitpunkt für den Austausch der Klingen gefunden wird

    Ihre Vorteile mit ZEISS

    • Die ZEISS Technical Cleanliness Analysis Software unterscheidet zwischen Metall-, Faser- und Nichtmetallpartikeln, um das Kontaminationsrisiko abzuschätzen
    • ZEISS Rasterelektronenmikroskope geben automatisch die chemische Zusammensetzung jedes Partikels an, um die Ursache der Verunreinigung zu ermitteln
    • Automatische Graterkennung in der Produktionsumgebung und ständige Rückmeldung an die Produktionslinie
  • Quality Gate 5: Zellproduktion

    Quality Gate 5: Zellproduktion

    Inspektion von Elektroden und Defekten

    Herausforderungen

    • Um Sicherheitsrisiken und Ausfälle zu vermeiden, ist es wichtig, die Ausrichtung und Position der Zellelektroden zu überprüfen und interne Defekte zu erkennen
    • Schnelle, hochauflösende Inspektionszyklen sind erforderlich, um hohe Zellproduktionsgeschwindigkeiten zu bewältigen

    Ihre Vorteile mit ZEISS

    • Hochauflösende Bildgebung mit ZEISS 2D- und 3D-Röntgenlösungen zur Untersuchung von Überhang, beschädigten Elektroden und Schweißnahtqualität
    • Schnelle und effiziente 3D-Digitalisierung komplexer Teile bis ins kleinste Detail mit Systemen wie ZEISS METROTOM
    • 100% automatische Inline-Auswertung und Fehlererkennung mit ZEISS BOSELLO
  • Quality Gate 6: Montage der Module

    Quality Gate 6: Montage der Module

    Endkontrolle des gesamten Batteriemoduls

    Herausforderungen

    • Größe und Dichte der Module erfordern den Einsatz von Hochleistungssystemen
    • Bei der abschließenden Qualitätsprüfung müssen typische Fehler wie Metallverschmutzung, Überhang und falsche Ausrichtung der Elektroden festgestellt werden

    Ihre Vorteile mit ZEISS

    • Zerstörungsfreie Prüfung mit hoher Eindringtiefe durch den kompakten und robusten ZEISS VoluMax 9 titan
    • CT-Lösungen bewältigen große, schwere und dichte Module mit ihrer hohen Leistungsbandbreite und Durchdringungsstärke

Zusätzliche Einblicke in die Qualitätssicherung von Batterien

  • Innovationen für den Übergang zur Elektromobilität
    ZEISS eMobility Solution für Batterien
  • Verblüffende Details durch zerstörungsfreie Computertomografie (CT)
    Zylindrischer Batteriescan mit ZEISS METROTOM 1500

Batterien sind das Herzstück von Elektrofahrzeugen. Ihre Qualitätssicherung hat für die Hersteller oberste Priorität. Es ist einfach ein Muss.

Albert Mo

Head of Competence Center, ZEISS eMobility Solutions

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