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
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 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.
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.
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
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
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
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
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
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
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
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Innovationen für den Übergang zur Elektromobilität
ZEISS eMobility Solution für Batterien
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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.
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