Einmalige Einblicke in das Innere von Batterien dank Synchrotron-Röntgenstrahlung

Zerstörungsfrei Batterien optimieren

Eine große Herausforderung unserer Zeit sind der stetig steigende Energiebedarf und die effiziente Speicherung von Strom als fundamentaler Baustein der Energiewende. Um dem zu entsprechen sind ein besseres Verständnis für die Gründe von Batteriealterung, verringerten Kapazitäten und langsamen Ladezyklen notwendig. Daher sucht die Industrie nach Wegen, um Batterien und Akkus mit optimierter Funktionsweise und neuen Materialien stetig zu verbessern. Hier kann die Forschung helfen.

Gemeinsam mit dem Industriepartner FINDEN LTD haben Forschende von DESY moderne Röntgenbeugungs-Computertomographie (XRD-CT) eingesetzt und so Einblicke in das Innenleben von einfachen AAA-Batterien gewonnen, um zu verstehen, warum sie altern und wie man ihre Lebensdauer verlängern könnte. Dafür haben sie Synchrotron-Röntgenstrahlung verwendet, die in Verbindung mit der Computertomographie eine nicht-invasive 3D-Bildgebung ermöglicht. Ohne die Batterien öffnen zu müssen, schauten die Projektpartner also während des Betriebes und bei verschiedenen Ladzuständen in die Batterien hinein und drehten einen hochaufgelösten Film, was dort genau vor sich geht. So konnten sie die Mechanismen der Degradation, des Kapazitätsverlustes und des Wiederaufladens der Batterien detailliert verstehen. Die XRD-CT-Technologie liefert also wertvolle Erkenntnisse und ermöglicht es dem Industriepartner, das Maximum aus Batterien und Akkus herauszuholen. Besonders vielversprechend ist ihre Anwendung etwa, um die Reichweite von E-Autos oder die Leistung von Smartphone-Akkus zu vergrößern.

Beteiligte Partner:

• DESY

  (Messung an PETRA III)
• Hereon (an von Hereon betriebener Beamline P07 – High Energy Materials Science Beamline HEMS)
• FINDEN LTD (Auftraggeber)