Lithium-Ionen-Batterien mögen es trocken - ECH Elektrochemie Halle fertigt Analysentechnik für die Batterie-Produktion

Die Elektromobilität ist ein klar formuliertes Ziel: Sie soll sowohl die Ressourcenprobleme bei der Kraftstoffproduktion lösen als auch Umweltbelastungen reduzieren. Seit 1986 der Golf I CityStromer von Volkswagen mit Blei-Säure-Batterien maximal 50 km weit fuhr und der Kofferraum sowie andere Platzreserven komplett mit diesen Batterien gefüllt waren, hat sich in der Batterie-Entwicklung viel getan.

Lithium-Ionen-Batterien bieten im Vergleich zu den konventionellen Batterien mit Blei-Gel, Nickel-Cadmium und Nickel-Metallhydrid deutliche Vorteile. Daraus resultiert ihr weltweit dominierender Einsatz in der E-Mobilität.

Foto: Batterie-Materialien in Analysen-Gefäßen (© Archiv ECH)

Die Montage einer Lithium-Ionen-Batterie muss im Reinst-Raum in sehr trockener Atmosphäre aus sehr trockenen Komponenten erfolgen. Bereits geringe Restfeuchten können in der Batterie zu chemischen Reaktionen führen, die die Kapazität und die Lebensdauer stark beeinträchtigen. Deshalb ist es essentiell, während der Produktion die Feuchtigkeit in allen verwendeten Grundstoffen und Baugruppen permanent zu überwachen.

Mit dem Analysensystem AQUA 40.00 Vario der ECH lassen sich besonders niedrige Wasser-Gehalte von Materialien aller Art bestimmen. Dafür werden die Batterie-Komponenten wie beschichtete Folien, Elektrodenpulver oder Leitsalz in kleinen Mengen in Glasgefäße abgefüllt und luftdicht verschlossen. Diese Proben-Vials werden in der Ofen-Einheit des Messsystems erhitzt. Das freiwerdende Wasser wird elektrochemisch mittels Karl-Fischer-Titration analysiert. Durch Verwendung eines Probengebers können die Messreihen automatisiert ablaufen.

Die Analyse der Wasser-Gehalte stellt besondere Anforderungen an das Bedienpersonal in den Reinst-Räumen der Batterie-Produktion. Die Messgeräte müssen robust und auch mit den Handschuhen der Schutzanzüge einfach steuerbar sein. Durch eine sorgfältige Planung der Messplätze vor Ort beim Kunden konnte die Messtechnik optimal an die Bedingungen angepasst werden.

Eine Messung dauert nur ca. 5 bis 15 Minuten. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, bei zu hohen Wasser-Gehalten unmittelbar in den Produktionsprozess einzugreifen. So können frühzeitig Qualitätsprobleme erfasst werden. Beispielsweise können aus dem Messverlauf Probleme in der Trocknungsanlage erkannt werden. Verkrustungen von aktivem Probenmaterial und Wassereinschlüsse lassen sich zuverlässig erkennen. Der technische Trocknungsprozess kann dahingehend gut optimiert werden.

Foto: Parallel-Betrieb von drei Messplätzen zur Wasserspuren-Analytik in Batterie-Materialien (© Archiv ECH)

Mit dem AQUA 40.00 Vario gehört die ECH zu den führenden Herstellern von Karl-Fischer-Titratoren weltweit. Vor einiger Zeit gewann das Unternehmen eine Ausschreibung und erhielt einen langfristigen Auftrag zur Ausstattung von 200 Messplätzen in der Batterie-Produktion für einen global agierenden Automobil-Hersteller.

Zum Unternehmen:

Die ECH Elektrochemie Halle GmbH ist ein unabhängiges Unternehmen, das 1992 gegründet wurde und seinen Hauptsitz in Deutschland hat. Vertriebs- und Servicezentren gibt es in Großbritannien und den USA. Die ECH entwickelt und produziert Messsysteme für den Labor- und den mobilen Einsatz sowie zur Online-Überwachung.

Kontakt:

ECH Elektrochemie Halle GmbH

Dr. Michael Hahn

Otto-Eißfeldt-Str. 8

06120 Halle (Saale)

Tel.: 0345 2795700

E-Mail: info@ech.de Web: www.ech.de