Batterien entwickeln Elektrodenwiderstand von 0,1 µOhm bis 100 MOhm messen

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Die Weiterentwicklung von Hochleistungsbatterien auf Basis von Lithium-Ionen hängt stark von einem niedrigen Elektrodenwiderstand ab. Bisher war für einen optimalen Materialmix, die Temperatur und den Anpressdruck der Bau und die Erprobung von Prototypen notwendig. Ein spezielles Messsystem verspricht Abhilfe.

Der Schlüssel zur Weiterentwicklung von Hochleistungsbatterien auf Li-Ionen-Basis liegt darin, den Widerstand des Elektrodenmaterials, aus dem die Batterie besteht, auf kleinste und gleichbleibende Werte zu reduzieren. Es stellt sich immer wieder die Frage, welches Material, welche Temperatur und welcher Anpressdruck den kleinstmöglichen Widerstand erzielen. Bisher mussten europäische Entwickler für jede der unendlich vielen Varianten einen Prototyp der Batterie bauen und erproben. Das ist altmodisch, langwierig und teuer.

Die führenden Entwickler aus Fernost haben hier einen erheblichen Wettbewerbsvorteil. Sie nutzen das RM2610 von Hioki, ein Elektrodenwiderstand-Messsystem, das in Fernost bereits sehr erfolgreich ist.

Spezieller Tastkopf misst den DC-Widerstand

In nur einem Schritt ermittelt das System präzise den Widerstand des Verbundsstoffs und errechnet gleichzeitig den Übergangswiderstand zwischen Verbundschicht und Kollektorfolie. Statt einer herkömmlichen 4-Draht-Messung verwendet das RM2610 einen speziellen Tastkopf. Auf einer Fläche von einem Quadratmillimeter befinden sich 46 federnde Kontakte. Während der Messung finden zwischen diesen mikroskopisch kleinen Kontakten eine Serie von DC-Widerstandsmessungen statt.

Ein Algorithmus errechnet aus diesen Werten und bekannten Parametern blitzschnell den spezifischen Widerstand der Aktivmasse sowie den Übergangswiderstand. So nähern sich die Entwickler schnellstmöglich dem bestmöglichen Ergebnis an.

Dies Messmethode wurde zwar von Hioki speziell für die Labors in der Batterieindustrie entwickelt, um den Entwicklungsprozess von Li-Ionen-Zellen erheblich zu beschleunigen. Mittlerweile jedoch findet das RM2610 auch Anwendung bei der Qualitätssicherung in den Produktionslinien der Batteriehersteller.

Gleichbleibende elektrische Widerstände in den Elektroden

Mit seiner hohen Messgeschwindigkeit hält das System auch der schnellen Taktung im Produktionsprozess stand. Damit sorgt es nicht nur für beschleunigte Entwicklungszeiten, sondern auch für stets gleichbleibende elektrische Widerstände in den Elektroden. Das ist eine unabdingbare Voraussetzung für eine gleichbleibend hohe Qualität, wenn die Elektroden in Modulen und Packs zusammengeschaltet werden. Denn die Li-Ionen-Batterie ist nur so gut wie die schlechteste Zelle.

„Das RM2610 markiert einen Meilenstein in der Forschung an noch besseren Li-Ionen-Batterien,“ sagt Furuhata Yoshinori, Geschäftsführer von Hioki Europe. „Wir bringen unsere jahrzehntelange Erfahrung mit marktführenden Herstellern von EV und Li-Ion-Batterien aus Fernost zu den europäischen Herstellern. Diesen können wir nun eine leistungsfähige Lösung anbieten, mit der sie ihre Wettbewerbsfähigkeit deutlich erhöhen.“

Das Elektrodenwiderstands-Messsystem RM2610 ist auf der Batterietagung am 9. bis 11. April in Münster zu sehen.  (heh)

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