北京
PowerCo计划到2028年在其萨尔茨吉特工厂安装该高速X射线技术，以提高电池安全性和电芯开发水平。
电池工程师或许很快就能确切看到锂离子电芯失效时内部发生了什么。8月13日，德国弗劳恩霍夫高速动力学研究所（恩斯特·马赫研究所，简称Fraunhofer EMI）宣布，其高速X射线技术正准备与大众汽车旗下电池公司PowerCo合作投入工业应用。
该系统可捕捉大型方形电芯在严苛条件下运行时内部发生的情况。Fraunhofer EMI将其描述为“全球独一无二的高速X射线系统”。
这项技术可帮助欧洲汽车制造商更好地研究电池安全性，并改进未来的电芯设计。
X射线捕捉电池内部隐藏变化
电池失效可能发生得非常快，这让工程师难以确切了解电芯内部发生了什么。通常，他们依赖计算机仿真、破坏性测试或来自电芯外部的测量。
Fraunhofer EMI的系统让研究人员在测试过程中看到电芯内部。它采用高性能X射线成像，并配备专用电池测试舱以及可同时监测温度、压力、电压和气流的传感器。
该系统每秒最多可记录1000张图像。这让研究人员能够非常详细地观察气体生成、材料运动和裂纹扩展。
“该系统每秒最多记录1000张图像，并以极高分辨率揭示电芯内部的气体生成、材料位移和裂纹扩展等过程——这些现象此前一直无法被观察到。”
专为承受热失控而设计
该技术还需要承受锂离子电池进入热失控时出现的严苛条件。Fraunhofer EMI设计了一个防护舱，以保护敏感的X射线设备，并在测试过程中确保其安全。
Fraunhofer EMI电池安全负责人Sebastian Schopferer博士表示：“我们的原位方法让我们能够在几分之一秒内看到电芯内部发生的情况——实时且以最高分辨率。这从根本上改变了我们对电池设计和安全性的理解。”
Fraunhofer EMI已经利用该系统研究了热失控期间材料如何喷出，以及失效如何在多电芯电池组中蔓延。该研究所表示，包括大众和奥迪在内的多家德国汽车制造商已经使用了这些数据。
“由此产生的数据使工程师能够根据直接观察到的过程评估电芯设计，并以更高精度改进仿真模型——为产品开发和认证流程带来直接的附加价值。”
PowerCo准备工业化部署
下一步是将该技术适配到工业化电池开发中。Fraunhofer EMI将分享其在材料研究、电池测试和高速成像方面的专业知识。PowerCo将提供生产要求，并开放其电芯设计供使用。
PowerCo表示，双方合作的成果已经帮助开发出更好的量产电芯。
计划到2028年在PowerCo位于德国萨尔茨吉特的工厂安装一套专用X射线系统。该系统将兼容不同的电芯形态和电池化学体系，因此能够随着电池技术的发展而保持适用。
更深入地观察未来电池电芯
PowerCo首席技术官HW Vassen在谈到这项新技术时强调：“借助原位高速X射线成像，我们正在将电池研究提升到新水平。”
“我们首次能够实时、以慢动作方式让电芯内部的动态过程变得可见。这种前所未有的洞察深度使我们能够高度有针对性地优化电池电芯的安全性和设计，并更快地将创新投入工业应用。我们正与Fraunhofer EMI一起推进欧洲制造的高科技，并加强欧洲在电池行业中的地位。”
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