Akkumulátor belső folyamatait lassított felvételekben vizsgálják
Akkumulátor belső folyamatainak új módszere
Az elektromosauto-akkumulátorok fejlesztése és biztonságossá tétele az autóipar előtt álló központi feladat. A Fraunhofer-intézet egy új röntgen-alapú rendszert dolgozott ki, amely lehetővé teszi az akkumulátor-cellák belső folyamatainak valós idejű megfigyelését. A technológia forradalmi lehetőséget nyit az akkumulátor-biztonság javítása felé, mivel a kutatók és mérnökök közvetlenül láthatják, mi történik a nagy formátumú prizmatikus cellák belsejében.
A röntgen-rendszer működési elve
A Fraunhofer EMI (Ernst-Mach-Institut) által kifejlesztett rendszer másodpercenként akár 1000 képkockát rögzít a cellák belsejéből. Az X-sugárzás mellett a rendszer egy speciálisan megtervezett akkumulátor-vizsgálati kamrával és szenzorrendszerrel működik. Ez az érzékelő-hálózat egyidejűleg méri a hőmérsékletet, nyomást, feszültséget és gázáramlást. Az így nyert adatok lehetővé teszik a gázképződés, az anyag elmozdulása és a repedésterjesztés nyomon követését a cellában.
A rendszer egyik kulcsfontosságú eleme egy védőkamra, amely az X-sugárzás komponenseit védi a lítium-ion cellák termal meghibásodása során keletkezett szélsőséges körülményektől. Ez az engineering megoldás a fejlesztés lényeges mérföldköve volt.
Akkumulátor-kutatás eddig csak szimulációval
Az akkumulátor-cellák meghibásodása során végbemenő folyamatok eddig nehézen voltak tanulmányozhatók. Az akkumulátor-gyártók és a járműintegrátorok korábban szimulációra, pusztító tesztekre és közvetett mérésekre voltak kénytelenek támaszkodni. Ez a megközelítés korlátozott lehetőséget adott a valóban létrejövő folyamatok megértésére.
Az in-situ módszer, amely a Fraunhofer-intézet rendszere alapján működik, teljesen új perspektívát nyit. A kutatók valós időben, a legmagasabb felbontáson nézhetik meg a cellában zajló eseményeket. Ez az új ismeret alapvetően változtatja meg az akkumulátor-tervezés és a biztonság értelmezésének módját.
Alkalmazás a német autóiparban
A Fraunhofer-intézet már számos német autógyártóval dolgozik az új röntgen-rendszeren, köztük a Volkswagen és az Audi számára. A rendszer segítségével vizsgálták az anyag-kilökődést a termal meghibásodás során, valamint a terjedési viselkedést többcellás konfigurációkban.
Az így szerzett adatok lehetővé teszik a mérnököknek, hogy közvetlenül megfigyelt folyamatok alapján értékeljenek cella-terveket, és finomítsák a szimulációs modelleket. Ezáltal az akkumulátor-fejlesztés lényegesen gyorsabbá és pontosabbá válhat.
Ipari alkalmazás és terv a Volkswagen-csoportnál
A Fraunhofer-intézet és a PowerCo (a Volkswagen-csoport akkumulátor-gyártója) partneri együttműködésben dolgoznak azon, hogy a technológiát ipari felhasználásra alkalmassá tegyék. A Fraunhofer-intézet a kutatás, az anyagtudomány, az akkumulátor-stressz-tesztelés és a nagysebesség-képalkotás szakértelmét biztosítja, míg a PowerCo az üzemi követelményeket és a valós akkumulátor-cellatípusokhoz való hozzáférést hozza be.
Az első eredmények már a PowerCo termelési celláinak fejlesztésébe kerülnek beépítésre. Az intézmények közölték, hogy a rendszer a Salzgitter-i PowerCo-helyszínre telepítésre kerül egy későbbi időpontban. A partnerek ezt modularisan kialakított platformnak tekintik, amely különböző cellás formátumokra és új cellakémiákra is skálázható.
Lassított felvétel és valós idejű megjelenítés
A rendszer előnye nem csak a valós idejű megfigyelésben rejlik. A lassított felvételi képességek lehetővé teszik az igen gyors folyamatok részletes elemzését. A PowerCo vezetője így fogalmazott: az akkumulátor belsejében zajló dinamikus folyamatok így első alkalommal válnak láthatóvá valós időben és lassított mozgóképben. Ez a páratlan mélységű betekintés lehetőséget ad az akkumulátor-biztonság és tervezés célzott optimalizálására.
Az akkumulátor-biztonság fontossága az elektromobilitásban
Az elektromosauto-akkumulátorok biztonsága alapvető szempont az e-mobilitás szélesebb körű elterjedéséhez. A termal meghibásodás, a gázképződés és az anyag elmozdulása olyan jelenségek, amelyeket pontosan meg kell érteni ahhoz, hogy még biztonságosabb cellák fejleszthetőek legyenek. Az ilyen kutatási eredmények közvetlenül érintik az autózás jövőjét.
Az új röntgen-módszer lehetővé teszi, hogy a gyártók és a fejlesztők gyorsabban tanulhassanak a valós fizikai folyamatokból, és ezeket az ismereteket azonnal alkalmazni tudják a termelés fejlesztésében. Ez az iterációs ciklus gyorsítása végső soron biztonságosabb és hatékonyabb akkumulátorokat eredményez a fogyasztók számára.
Összegzés
A Fraunhofer-intézet új röntgen-rendszere egy jelentős lépés az akkumulátor-fejlesztés és biztonság terén. A valós idejű belső folyamatok megfigyelése révén új lehetőségek nyílnak meg az akkumulátor-tervezésben és az üzemi biztonság javításában. Az olyan partnerségek, mint amelyet a PowerCo-val létesített, azt mutatják, hogy a tudományos kutatás és az ipari alkalmazás szorosan összefonódik az elektromosauto-fejlődésben. Az elkövetkező időszakban várhatóan további innovációk érkeznek majd az akkumulátor-technológia területéről, amelyek a közúti közlekedés elektromosítását gyorsítják majd fel.
Kapcsolódó elektromos autós tartalmak
További friss elektromos autós hírek és hasznos információk találhatók az Elektromosautó.hu oldalán. Érdemes megnézni az autós hírek rovatot és a további híreinket is.
Csatlakozz a közösséghez: Facebook csoportunkban aktív vita folyik az elektromos autózásról. Kövesd az Elektromosautó.hu Facebook oldalát és az Instagram oldalunkat is a legfrissebb EV hírekért!