Ausfallanalyse an einem Lithium-Ionen-Akkumulator

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Computertomographie ermöglicht Blick ins Akku-Innere

Die Analysesoftware ermöglicht mit Clipping-Boxen das Wegschneiden von Volumenteilen des Akkumulators. So konnte das Tabbändchen durch gezieltes Ausblenden von Bereichen freigelegt werden, sodass der durchgehende Riss im CT-Volumenscan sehr gut zu erkennen ist (Bild 4).

Bildergalerie

Bild 2: Horizontale CT-Schnittebene des Akkumulators mit Kennzeichnung des Tabbändchens.(Bild: Hochschule Aschaffenburg)

Bild 3: Vertikaler Schnitt durch den CT-Volumenscan des Akkumulators mit Markierung des Risses im Tabbändchen.(Bild: Hochschule Aschaffenburg)

Bild 4: Durchgehend gerissenes Tabbändchen im CT-Volumenscan des Akkumulators.(Bild: Hochschule Aschaffenburg)

Bild 5: Vertikale CT-Schnittebene durch den elektrisch ausgefallenen Akkumulator.(Bild: Hochschule Aschaffenburg)

Der direkte Vergleich der vertikalen CT-Schnittebenen des elektrisch ausgefallenen Akkumulators (Bild 5 oben) mit einem elektrisch funktionsfähigen baugleichen Akkumulator (Bild 5 unten) zeigt erwartungsgemäß ein intaktes Tabbändchen beim funktionstüchtigen Akkumulator.

Ohne das Vergleichsobjekt wäre die Interpretation der Fehlstelle kritisch zu hinterfragen, da es in CT-Bildern oftmals zu Artefakten kommt. Artefakte sind Abweichungen von der Wirklichkeit im CT-Bild, die künstlich entstanden sind. So wäre an dieser Stelle ebenfalls in Betracht zu ziehen, dass es sich bei dem Riss um keinen wirklichen Spalt im Tabbändchen handelt, sondern dieser durch einen Schatten des stärker absorbierenden Mantels des Akkumulators verursacht wurde.

Aufgrund der durchgehenden Unterbrechung des Tabbändchens besteht kein elektrischer Kontakt zwischen der positiven Elektrode und dem Zelldeckel, sodass der Akkumulator elektrisch ausfällt. Um den Fehler künftig zu vermeiden, muss bereits bei der Zellherstellung darauf geachtet werden, dass es zu keiner übermäßigen Beanspruchung und damit Beschädigung des 150 µm dicken Tabbändchens beim Zusammenbau der Zelle kommt. Dass der Riss im Tabbändchen von einem äußeren Einfluss, etwa eine mechanische Belastung der Zelle, herrührt, ist kaum in Erwägung zu ziehen, da keine äußere Krafteinwirkung in Form einer Deformation sichtbar ist.

Weitere denkbare Anwendungen der Röntgen-Computertomographie sind beispielsweise die Darstellung der inneren Strukturen als Teil von Designprüfungen, Zellevaluierungen oder die Detektion möglicher Fremdkörper innerhalb der Zellen.

Die WENZEL Group GmbH & Co. KG gehört nach eigenen Angaben zu den Marktführern in der Messtechnik. Die umfangreiche Produktpalette umfasst Lösungen für die Koordinaten- und Verzahnungsmesstechnik, Computertomographie sowie optisches High Speed Scanning. Zu den Hauptabnehmern gehören Firmen der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie dem Maschinenbau. WENZEL hat Tochtergesellschaften weltweit und besitzt ein Netzwerk aus Service- und Vertriebspartnern in über 50 Ländern. Die WENZEL Group beschäftigt mehr als 630 Mitarbeiter.

* * M.Eng. Miriam Rauer (Master of Engineering) und Prof. Dr. Michael Kaloudis arbeiten im Labor für Werkstofftechnik an der Hochschule Aschaffenburg.

Artikelfiles und Artikellinks

Link: Lesetipp zu Problemen mit Lithium-Ionen-Akkus

Link: Industrielle Computertomographen von WENZEL Volumetrik

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Stand: 08.12.2025

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