Ultraschallspektroskopische Messungen für die Prüfung von Befüll- und Benetzungsprozessen

Zur Überwachung des Befüll- und Benetzungsprozesses während der Zellfertigung können Ultraschallverfahren eingesetzt werden. Mit diesen lassen sich Herstellungsfehler oder eine unzureichende Benetzung der Zelle mit dem Elektrolyten frühzeitig in der Wertschöpfungskette detektieren.

Voraussetzung für die Auswertung derartiger Signale ist die Verwendung von zeitlich sehr kurzen und damit frequenzmäßig sehr breitbandigen Impulsen, die per Transmissionsanordnung der Sensoren durch die Lithium-Ionen-Batterien gesendet werden. Das am Empfängerwandler gemessene Zeitsignal der ankommenden Ultraschallwellen ermöglicht es, Aussagen über den Befüll- und Benetzungszustand zu treffen. Die Auswertung der Schallgeschwindigkeit und der Dämpfung gibt damit noch genauere Aufschlüsse über den Zustand des durchschallten Elektrolyten, da diese bezüglich Streuung und Absorption der Ultraschallwellen deutlich genauere Werte liefern als die reine Auswertung der zeitlichen Amplitudenmaxima. Derartige ultraschallspektroskopische Methoden werden am Fraunhofer ZESS entwickelt und in unterschiedlichsten Applikationen bereits eingesetzt.

Bei fast allen chemischen Stoffen ändert sich durch Alterung ihre Dichte und damit auch die Schallgeschwindigkeit bzw. Dämpfung von Ultraschallwellen beim Durchdringen des Stoffes. Somit ist es mittels ultraschallbasierten Messungen später auch möglich, Aussagen zum Ladezustand und zur Degradation der Batteriezelle zu treffen.