Inline-3D-CT misst den Elektrodenüberhang an jeder Batteriezelle

BliXray bringt die dreidimensionale Elektrodenprüfung an die Batterie-Produktionslinie. Die Inline-Gantry-CT BLCT-GAPRO scannt alle vier Ecken einer prismatischen Zelle, misst den Anodenüberhang automatisch und liefert für jede Zelle eine GO- oder NOGO-Entscheidung – bei bis zu 36 Teilen pro Minute.

Der Anodenüberhang gehört zu den Merkmalen, die über die Sicherheit einer Lithium-Ionen-Zelle entscheiden. Wo die Anodenkante die Kathode nicht überdeckt, kann sich beim Laden Lithium abscheiden. Jeder Zellhersteller prüft dieses Merkmal; die Frage ist, wie zuverlässig es an 100 Prozent der Produktion geprüft werden kann.

2D-Röntgen überlagert den Stapel, 3D-CT trennt ihn

Im 2D-Röntgenbild liegen die Dutzende Elektrodenlagen einer prismatischen Zelle übereinander. An den Ecken, wo der Überhang gemessen werden muss, überlappen sich Anoden- und Kathodenkanten in der Projektion. Ein echter Fehler kann sich hinter einer Nachbarlage verbergen, und ein einwandfreier Stapel kann einen Schatten werfen, der wie ein Fehler aussieht. Beide Fehler kosten Geld: Übersehene Fehler werden ausgeliefert, Fehlausschleusungen verschrotten gute Zellen.

Die Computertomographie rekonstruiert jede Lage in drei Dimensionen. Die Labor-CT hat den Überhang schon immer klar gezeigt, aber ein vollständiger Scan einer Zelle dauert für eine Produktionslinie viel zu lange. Die BLCT-GAPRO schließt diese Lücke mit einer Scanstrategie, die für die Linie ausgelegt ist.

Ein Eckenscan im Linientakt

Statt die ganze Zelle zu rekonstruieren, scannt die BLCT-GAPRO nur die Bereiche, in denen Überhangfehler auftreten: einen diagonalen Eckenscan für den Anoden-Kathoden-Überhang an den vier Ecken und einen Kantenscan für gefaltete und geknickte Elektrodenkanten. Ein Eckenscan dauert 4 bis 8 Sekunden für zwei bis sechs Ecken, bei einem Scanbereich von 64 × 64 mm je Ecke und einem Auswertebereich von 8 × 8 mm. Die Auflösung beträgt 20 µm bei einer Messgenauigkeit von 40 µm.

Die Gantry dreht Quelle und Detektor um die Zelle, während die Zelle selbst stillsteht – sie wird so gescannt, wie sie auf dem Förderband liegt. Das System ist modular: Zwei oder vier Gantry-Ringe werden so kombiniert, dass sie zum Takt der Linie passen, bis zu 36 Teile pro Minute je nach Zelldicke und Zahl der geprüften Ecken. Die Rekonstruktion beginnt, während der Scan noch läuft.

„Ein Zellhersteller braucht kein weiteres Bild zum Interpretieren; die Linie braucht eine Entscheidung für jede Zelle“, sagt Adrian de Riz, Geschäftsführer der BliXray Technologies GmbH. „Die BLCT-GAPRO misst jede Ecke in 3D und gibt der Linie ein GO oder NOGO, Zelle für Zelle.“

Von der Messung zur Entscheidung

Materialhandling, Bildaufnahme und Rekonstruktion laufen automatisch. Eine KI-gestützte Bildverbesserung schärft die Elektrodenkanten, auf denen die Messung beruht; eine Überhangerkennung macht aus dem Volumen einen gemessenen Abstand an jeder Ecke. Jede Zelle wird als GO oder NOGO klassifiziert und automatisch dokumentiert, und das Ergebnis fließt an die vorgelagerten Stapel- und Pressschritte zurück. Die geprüften Fehlertypen – Überhang, gefaltete Kanten, Fremdkörper, Knicke – werden je Zelldesign konfiguriert.

Prismatische Zellen bis 300 × 140 mm und 65 mm Höhe werden verarbeitet; eine Variante für lange Zellen nimmt Zellen bis 600 × 110 mm auf. Das Detektionsmodul sitzt auf einem Granitrahmen, die Bleikabine ist CE-zertifiziert und mit einer Sicherheitsverriegelung ausgestattet.

Testscans Ihrer Zellen

BliXray bietet Testscans von Kundenzellen auf einer Inline-Gantry-CT an, mit Auswertung von Überhang, Ausrichtung und gefalteten Kanten an Ihren eigenen Mustern. Kontakt: Adrian de Riz, Geschäftsführer, BliXray Technologies GmbH, a.deriz@blix-ray.de, +49 1578 0477753 – www.blix-ray.de.

Über BliXray – Die BliXray Technologies GmbH in Hannover entwickelt und baut industrielle CT-Anlagen und Strahlenschutzkabinen. Hersteller aus Verteidigung, Luftfahrt und Forschung prüfen mit BliXray-CT sicherheitskritische Bauteile zerstörungsfrei. BliXray-Kabinen und -Container nehmen Röntgenquellen bis 300 kV auf, bei einem Schutzniveau von 0,5 µSv/h.