- Fraunhofer EMI 推出全球獨特的高速 X 射線技術，觀察電池內部情況。
- 該技術能每秒錄製多達 1,000 幅圖像，揭示電池故障過程。
- 多家德國汽車製造商已利用這些數據改善電池設計及模擬模型。
- PowerCo 與 Fraunhofer EMI 合作，計劃在德國建設專用 X 射線系統。
電池工程師將能夠精確觀察鋰離子電池在故障時的內部情況。德國 Fraunhofer 高速動力學研究所（Fraunhofer EMI）於 8 月 13 日宣佈，其高速 X 射線技術正在為大眾汽車的電池公司 PowerCo 的工業應用做準備。該系統能夠捕捉大型稜柱形電池在惡劣條件下運作時的內部情況。Fraunhofer EMI 將其描述為「全球獨特的高速 X 射線系統」。
這項技術將有助於歐洲汽車製造商更好地研究電池安全性及改進未來的電池設計。
新技術提升電池安全性
電池故障可能發生得非常迅速，這使得工程師難以確定電池內部的具體情況。通常，他們依賴計算機模擬、破壞性測試或從電池外部進行測量。Fraunhofer EMI 的系統使研究人員能夠在測試過程中直接觀察電池內部。該系統結合了高性能 X 射線成像技術，並配備專用的電池測試室及同時監測温度、壓力、電壓和氣體流量的傳感器。該系統每秒可錄製多達 1,000 幅圖像，讓研究人員能夠詳細觀察氣體形成、材料移動及裂縫擴展的過程。
「每秒錄製多達 1,000 幅圖像，能夠以極高的解析度揭示電池內部的氣體形成、材料位移和裂縫擴展等過程，這些事件在此之前一直隱藏在視野之外。」
Fraunhofer EMI 開發的全球獨特高速 X 射線系統首次能夠實時顯示大型稜柱形電池內部的動態過程。該技術亦需應對鋰離子電池進入熱失控狀態時所出現的惡劣條件。Fraunhofer EMI 創建了保護室，以保護敏感的 X 射線設備並確保其在測試過程中的安全。Fraunhofer EMI 電池安全部門負責人 Sebastian Schopferer 博士表示：「我們的原位方法使我們能夠在幾分之一秒內實時觀察電池內部發生的情況，並以最高解析度展示，這從根本上改變了我們對電池設計和安全性的理解。」
Fraunhofer EMI 已經利用該系統研究材料在熱失控過程中如何被彈出及故障在多電池組合中是如何擴散的。該研究所表示，包括大眾汽車和奧迪在內的多家德國汽車製造商已經使用這些數據。「這些結果數據使工程師能夠根據直接觀察到的過程評估電池設計，並以更高的精確度完善模擬模型，從而為產品開發和認證過程帶來直接的附加價值。」
未來電池開發計劃
接下來的步驟是將這項技術適應於工業電池開發。Fraunhofer EMI 將分享其在材料研究、電池測試和高速成像方面的專業知識，而 PowerCo 則提供生產要求和其電池設計的接入。PowerCo 表示，這一合作的成果已經有助於開發更好的生產電池。計劃在 2028 年之前在德國薩爾茨基特的 PowerCo 場地建設專用的 X 射線系統。該系統將兼容不同的電池格式和化學成分，能夠隨著電池技術的發展而不斷更新。
PowerCo 首席技術官 HW Vassen 在談及這項新技術時強調：「通過原位高速 X 射線成像，我們將電池研究提升到一個新的層次。」他指出：「這是首次能夠實時和慢動作顯示電池內部的動態過程。這種前所未有的深入洞察使我們能夠以高度針對性的方式優化電池的安全性和設計，並更快地將創新推向工業應用。與 Fraunhofer EMI 一起，我們正在推進歐洲製造的高科技，並加強歐洲在電池產業中的地位。」
高速 X 射線技術的影響與前景
Fraunhofer EMI 的高速 X 射線技術為電池安全性研究帶來重大突破，能直接觀察電池內部的動態過程，這對於改善鋰離子電池的設計至關重要。隨著電動車需求增加，確保電池安全性成為業界的首要任務。這項技術不僅能提高工程師的研究效率，還能加速創新產品的開發，強化歐洲在全球電池產業中的競爭力。