Kampf dem Fehlerteufel Burster-Know-how vermeidet Messfehler bei der Akkuproduktion

Ein Gastbeitrag von Johannes Wörner und Andreas Zeiff 6 min Lesedauer

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Burster Präzisionsmesstechnik weiß, warum eine präzise Batteriemessung in automatisierten Fertigungsumgebungen oft nicht gelingt. Doch dagegen kann man was machen ...

Bei der Massenfertigung von Akkus und ganzer Batteriemodule braucht es eine anspruchsvolle Qualitätssicherung, um alle wichtigen Parameter möglichst wirtschaftlich prüfen zu können. Burster Präzisionsmesstechnik erklärt hier, wie man dabei lästige Fehlerquellen vermeiden kann ...(Bild:  KI-generiert)
Bei der Massenfertigung von Akkus und ganzer Batteriemodule braucht es eine anspruchsvolle Qualitätssicherung, um alle wichtigen Parameter möglichst wirtschaftlich prüfen zu können. Burster Präzisionsmesstechnik erklärt hier, wie man dabei lästige Fehlerquellen vermeiden kann ...
(Bild: KI-generiert)

Die Qualität und Langlebigkeit von Akku-Modulen hängen maßgeblich von ihrer Produktion ab. Eine Qualitätsprüfung im Fertigungsprozess hilft dabei, langlebige Batteriemodule zu bauen. Doch allzu oft liefern Batterietests im Labor stabile Werte und in der Fertigung plötzlich unbrauchbare Ergebnisse, die erratisch von vorgegebenen Grenzwerten abweichen. Warum ist das so? Nun, eine große Anzahl an Zellen schnell und reproduzierbar in automatisierten Fertigungsumgebungen zu überprüfen, erfordert neben robusten Messgeräten auch einen durchdachten Messaufbau, um Fehlklassifikationen zu reduzieren und damit die Batteriequalität sicherzustellen.

Schwierige Skalierung vom Labor in die Fertigung

Die moderne Massenproduktion von Akkus stellt folglich hohe Ansprüche an die Qualitätskontrolle. Das betrifft sowohl die Herstellung der einzelnen Zellen als auch die Wareneingangskontrolle vor der Konfektionierung zu größeren Modulen. Dabei ist eine homogene Qualität der einzelnen Zellen für die Qualität des Moduls entscheidend. Im Gegensatz zur Laborumgebung bei der Entwicklung neuer Batterien ist in der Fertigung mit verschiedenen Störgrößen durch den konstruktiven Aufbau der Fertigungsanlagen zu rechnen. Trotzdem müssen die im Labor ermittelten Messwerte für die Toleranz auch im industriellen Umfeld zuverlässig eingehalten werden, um die Qualität der Zellen oder der konfektionierten Akkupacks sicherzustellen.

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Diese Eigenschaften werden bei Akkus gemessen

Grundsätzlich werden bei Einzelzellen die vollständigen elektrischen Eigenschaften überprüft, während bei zusammengesetzten Batteriepacks oder Modulen zusätzlich auch noch Parameter für den richtigen Zusammenbau getestet werden müssen. Bei den einzelnen Akkuzellen wird mit einer Wechselstrom-Innenwiderstandsmessung (AC-IR) der ohmsche Impedanzanteil gemessen. Dieser lässt Rückschlüsse auf den Zustand des Elektrolyts zu. Eine zusätzliche Gleichstrom-Innenwiderstandsmessung (DC-IR) liefert dagegen Informationen über den Zustand der Elektroden. Diese Messungen werden durch eine Leerlaufspannungs-Messung (OCV) zur Detektion von eventuellen Selbstentladungen und meist eine Temperaturmessung ergänzt (Bild 1). Zu all diesen Messgrößen werden dann Grenzwerte für eine Klassifizierung festgelegt – beispielsweise in „gut“, „zweite Wahl“ oder „Ausschuss“.

Bild 1: Beispielwerte für eine typische Batterievermessung kleinerer Zellformate.(Bild:  Burster)
Bild 1: Beispielwerte für eine typische Batterievermessung kleinerer Zellformate.
(Bild: Burster)

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