Battery Testing

In unserem Testlabor bieten wir die Performancebestimmung für Batteriezellen und -systemen hinsichtlich Effizienz und Effektivität, Alterungsuntersuchungen sowie Sicherheits- und Zuverlässigkeitstests.

Unsere Services beinhalten:

  • Prüfung von Batteriezellen bis zu Systemen
  • Batteriealterung: kalendarisch und zyklisch
  • Performance: Effizienz und Effektivität
  • Zuverlässigkeit unter verschiedensten Betriebsbedingungen und Alterungszuständen
  • Validierung von technischer und funktionaler Sicherheit
  • Prüfung von Methoden zur Verhinderung des thermischen Durchgehens und der Propagation
  • Qualitätsbestimmung und -bewertung in der Batteriezellproduktion
  • Mechanische Vermessung und Bewertung von Batteriezellen und -modulen

Alterungsuntersuchungen

Für Alterungsuntersuchungen und Lebensdaueranalysen von Batteriezellen und Batteriesystemen bieten wir mehrmonatige Langzeittests an. Diese beinhalten sowohl die Untersuchung der Zyklenlebensdauer als auch die Analyse der kalendarischen Alterung. Die Prüfungen begleiten wir wissenschaftlich und beraten Sie hinsichtlich des Testdesigns.

Unsere Laborausstattung beinhaltet Batterietestsysteme, Impedanzspektroskope und Kalorimeter, mit denen nach Norm oder nach Kundenanforderung in der Klimakammer oder in klimatisierten Räumen getestet wird.

Zum Leistungsspektrum unserer Labore gehören auch zerstörende Tests mittels mechanischer, elektrischer und thermischer Fehlbehandlung. 

Testeinrichtung für Batteriezellen
© Fraunhofer ISE
Testeinrichtung für Batteriezellen mit über 200 Testkreisen.
Klimakammern für Batterieprüflinge
© Fraunhofer ISE
Klimakammern für Batterieprüflinge verschiedenster Größen.
Wissenschaftliche Begleitung und Auswertung
© Fraunhofer ISE
Wissenschaftliche Begleitung und Auswertung unserer Untersuchungen.

Charakterisieren, Prüfen und zerstörendes Testen von Batterien zur Qualitätssicherung

Mit der fortlaufend rasanten Entwicklung des Batteriemarktes, insbesondere in mobilen und stationären Anwendungen, nimmt auch der Bedarf an nachvollziehbaren Untersuchungen und Testungen an Zellen und Systemen weiter deutlich zu. Fehler im Batteriedesign (auf Zell- wie auch Systemebene) können zu verringerter Performance, finanziellen Verlusten und kritischen Beschädigungen bis hin zu Unfällen führen. Durch etablierte Prüfverfahren und neuartige Charakterisierungsmöglichkeiten im Testlabor können Mängel auf Zellebene sowie im Systemaufbau und auch in der Systemauslegung frühzeitig identifiziert werden.

Um dieses Ziel zu verfolgen, bieten wir Batterietests von Zellen bis hin zu kompletten Systemen an, nach Kundenspezifikationen oder entsprechend etablierten Standards (z.B. UN38.3, IEC 62133, IEC 62619; IEC 62841). Ferner begleiten wir unsere Kunden in der Erforschung von Alterungseffekten und in der Entwicklung von anwendungsorientierten Maßnahmen zur Lebensdaueroptimierung. Unsere moderne Ausstattung gewährleistet dabei einen zuverlässigen und sicherer Betrieb der Batterietests.

Schadensanalyse von defekten Batterien
© Fraunhofer ISE
Schadensanalyse von defekten Batterien.
Falltest eines Powertool-Akkus
© Fraunhofer ISE
Falltest eines Powertool-Akkus im Rahmen von Missbrauchsprüfungen.
Zerstörende Untersuchung
© Fraunhofer ISE
Zerstörende Untersuchung, hier Überladetest, an Batteriezellen in Schutzräumen.

Qualitätsbestimmung und -bewertung von Batteriezellen im Produktionsprozess

Die Sicherstellung einer zuverlässigen und qualitativ hochwertigen Batteriezellproduktion ist eine komplexe Aufgabe, bei der es gilt, eine Reihe von Einflussgrößen zu berücksichtigen. Die Qualität von Batteriezellen spiegelt sich in verschiedensten Parametern wie beispielsweise der mechanischen Stabilität, Kapazität, Leistung oder Lebensdauer wider. Gründe hierfür sind Schwankungen der Materialqualität, aber auch bei den Produktionsprozessen wie Mischen, Beschichten, bei der Assemblierung und Formierung. Dies kann zu hohen Ausschussquoten führen.

Um den Ausschuss signifikant zu verringern, benötigen die Produktionsstätten Realtime-Feedback aus dem Produktionsprozess. Die End-of-Line-Qualitätsbestimmung und -bewertung von Batteriezellen stellen dabei zentrale Instrumente dar, mit deren Hilfe Optimierungspotenziale frühzeitig identifiziert, Ausschussraten minimiert und so Produktionskosten gesenkt werden können. Hierfür entwickeln wir Verfahren zur zerstörungsfreien Qualitätsbestimmung von Batteriezellen, die für den Einsatz in Produktionslinien geeignet sind, beispielsweise im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts »OrtOptZelle« verfolgen. In unserem Batterie-Testlabor werden hierzu mechanische, optische und elektrische Methoden genutzt, um Batterien zu klassifizieren. Im Anschluss werden diese Methoden durch Post-Mortem-Analysen validiert, was die Zellöffnung, die Charakterisierung von Proben in Mikroskopen, Oberflächenanalysen und chemische Analytik umfasst.

Neben der Qualitätsbestimmung und -bewertung in der Zellfertigung sind unsere Methoden und Prozesse besonders auch im Rahmen der qualitativen Wareneingangsprüfung für Batteriesystembauer anwendbar.

Nicht-zerstörende Charakterisierung von Batteriezellen
© Fraunhofer ISE
Nicht-zerstörende Charakterisierung von Batteriezellen und Druckapplikation während des Betriebs.
Aufnahme eines Elektrodenquerschnitts
© Fraunhofer ISE
Aufnahme eines Elektrodenquerschnitts unter dem Raster-Elektronen-Mikroskop als Analysemethode.
Post-Mortem-Analyse von Batteriezellen
© Fraunhofer ISE
Post-Mortem-Analyse von Batteriezellen: Öffnung unter Schutzgasatmosphäre.

Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema

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Planung und Umsetzung eines innovativen Energiekonzepts für ein Entwicklungs- und Prüfzentrum für Batterien und Energiespeichersysteme in einem industriell und elektromobil geprägten Verteilnetz

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Ortsabhängige Kompression von Pouchzellen zur Lebensdaueroptimierung

Presseinformation

Fraunhofer ISE, Fraunhofer EMI und VDE gründen neues Kompetenzzentrum für Batterien und Speichersysteme

Online-Live-Seminare:

FVA Software & Service / 8.4.2022

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FVA Software & Service / 11.11.2022

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