Die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien in elektrischen Geräten

Das Weihnachtsgeschäft ist für die Einzelhändler und Hersteller von Verbraucherelektronik wie Smartphones, Laptops, Tablets und anderen High-Tech-Geräten enorm wichtig. So werden beispielsweise in den USA in der Vorweihnachten etwa 30% des Gesamtjahresumsatzes im Elektronikbereich erzielt.

Die Technologien machen Fortschritte und die Miniaturisierung schreitet weiter voran, so dass viele Verbrauchergeräte heute mit hocheffizienten Lithium-Ionen-Batterien ausgestattet werden. Doch ist diese Technologie mit Risiken verbunden, wenn die Batterien nicht ordnungsgemäß hergestellt werden.

In der Presse wurde über zahlreiche Defekte von Lithium-Ionen-Batterien berichtet; ein berühmtes Beispiel ist das Samsung Galaxy Note 7. Im Jahr 2016 wurden 66 Fälle von Akkuversagen gemeldet. Untersuchungen deckten einen Produktionsfehler auf, und im September des Jahres wurden eine Million Smartphones dieses Typs zurückgerufen. Dennoch traten noch 23 weitere Fälle von fehlerhaften Batterien auf, und Samsung sah sich im Oktober zu einer zweiten Rückrufaktion gezwungen. Um weitere Probleme zu verhindern, wurden im Dezember letztlich alle Smartphones dieses Typs deaktiviert, um die Sicherheit jener Geräte zu gewährleisten, die beide Rückrufaktionen verpasst hatten.

Warum überhitzen Lithium-Ionen-Akkus?

Ein Grund für das Versagen von Lithium-Ionen-Akkus ist ein Kurzschluss innerhalb der Batteriezelle. In einem solchen Fall kann der Strom direkt von der Anode zur Kathode fließen, was zu einer schnellen Erwärmung führen kann. Steigt die Temperatur zu hoch an, kann sich die Zelle entzünden oder sogar explodieren. Die eigentliche Ursache sind häufig Metallpartikeln innerhalb der Zelle, die einen chemischen oder physischen Kurzschluss über den zentralen Zellenseparator hinweg auslösen. Die Größe und Position dieser Partikel steht in direktem Zusammenhang mit dem Ausfallrisiko, weshalb Hersteller jede einzelne Zelle prüfen, um die Partikelverteilung zu analysieren.

Konsumgüter sind besonders gefährdet, da sie übermäßigen Vibrationen und möglicher Fehlanwendung ausgesetzt sind (wie zum Beispiel einer vollständigen Entladung, die den Akku bei erneutem Laden schädigt).

 

 

Wie Hersteller mithilfe des EA8000 die Sicherheit von LIB gewährleisten

Hersteller ergreifen Maßnahmen zur Optimierung der Produktionsqualität und zur Reduzierung von Kleinstteilchen in Batteriezellen, so dass Lithium-Ionen-Batterien heute nur noch äußert selten versagen. Mit dem Röntgenanalysegerät EA8000 von Hitachi High-Tech können die Prozesse zur Erkennung von Metallverunreinigungen vereinfacht werden.

Das EA8000 wurde speziell für die Qualitätskontrolle bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Das Gerät kombiniert die Röntgendurchleuchtung zur Erkennung von Metallpartikeln in einer Zelle mit den Vorteilen der Röntgenfluoreszenz, um Elemente zerstörungsfrei zu bestimmen.

Das Analysegerät vermittelt ein Bild von Größe und Verteilung der Metallpartikel in der Batteriezelle UND bestimmt die genaue Zusammensetzung dieser Partikel. Dank der schnellen Analyse können Sie sowohl angeliefertes Material, wie zum Beispiel kohlenstoffhaltige Pulver für Anoden, als auch das fertige Produkt prüfen.

Bei der Entwicklung neuer Batteriekonfigurationen oder Experimenten mit ultradünnen Zellenseparatoren kann das EA8000 dazu genutzt werden, die Sicherheit der Neuentwicklungen zu gewährleisten und Probleme schon frühzeitig in der Entwicklungsphase zu erkennen.

Dank integrierter Automatisierung und der Fähigkeit, Verunreinigungen unter der Oberfläche zu erkennen, unterstützt das EA8000 auch die Großserienfertigung von Lithium-Ionen-Batterien, so dass Sie für hohe Nachfragen, zum Beispiel im Vorweihnachtsgeschäft, gerüstet sind.

Erfahren Sie mehr über das EA8000 für die Sicherheitprüfung von Lithium-Ionen-Batterien:

Kontaktieren Sie uns, um mehr darüber zu erfahren, wie das Röntgenanalysegerät EA8000 Sie dabei unterstützen kann, die Leistung und den Produktionsertrag von LIBs zu verbessern.

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Datum: 12 March 2021

Autor: Hitachi High-Tech Analytical Science

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