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Pfiffig durchleuchtet Trumpf verbessert E-Auto-Batterien mit lasergetriebenen Röntgenquellen

Quelle: Trumpf 2 min Lesedauer

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Mit Lasern kann sehr brillantes Röntgenlicht erzeugt werden, erklärt Trumpf. Und damit kann man beispielsweise die Kernkomponenten von Batterien für Elektroautos prüfen, wie es weiter heißt.

Blick auf eine Batterie für den Einsatz in einem Elektroauto. Wenn ein Hersteller die Qualität derselben überprüfen wollte, war bisher ein ziemlicher Aufwand nötig. Ein Forschungsprojekt, geleitet von Trumpf, will das per Laser und Röntgenstrahlen einfacher machen.(Bild: Trumpf)
Blick auf eine Batterie für den Einsatz in einem Elektroauto. Wenn ein Hersteller die Qualität derselben überprüfen wollte, war bisher ein ziemlicher Aufwand nötig. Ein Forschungsprojekt, geleitet von Trumpf, will das per Laser und Röntgenstrahlen einfacher machen.
(Bild: Trumpf)

Trumpf aus Ditzingen leitet die Entwicklungspartnerschaft „XProLas“, wie jetzt bekannt gegeben wurde. Die weiteren Partner sind Amphos, Active Fiber Systems, BASF, Bruker, Cellforce, Excillum, Ushio Germany, Viscom, die Universität Hannover sowie Fraunhofer-Institute in Aachen und Jena. Das Ziel ist es, dass die Hersteller von E-Auto-Batterien künftig mit kompakten Röntgenstrahlquellen die Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit ihrer Produkte weiter verbessern können, wie es weiter heißt. Bis 2026 sollen erste Demonstratoranlagen entstehen. Mit diesen könnten die Batteriehersteller künftig das Laden und Entladen der Batterien in Echtzeit beobachten oder Verunreinigungen in der Batterie besonders präzise bestimmen. Die Erkenntnisse fließen dann in die Entwicklung neuer Batterien ein, damit etwa die Ladegeschwindigkeit erhöht werden kann. Der Grund ist, man solche Untersuchungen bisher nur an großen, über 100 Meter langen Teilchenbeschleunigern machen konnte – das geht ins Geld! Nicht zuletzt sind lasergetriebene Röntgenquellen „nur“ so groß wie ein Wohnwagen.

So funktioniert die lasergetriebene Röntgenstrahlerzeugung

Im Rahmen des Entwicklungsprojekts soll etwa eine kompakte, hochbrillante Röntgenquelle für die Analyse des Kathodenmaterials von E-Auto-Batterien entstehen. Das Material, aus dem die Kathoden der Batterien sind, ist laut Trumpf von zentraler Bedeutung für die Leistung und Zuverlässigkeit der Batterien für die E-Mobilität. Die genaue Zusammensetzung des Kathodenmaterials ließe sich nur mit Röntgenstrahlen bestimmen. Auch in diesem Anwendungsfeld könnten die kompakteren, lasergetriebenen Varianten die Großforschungsanlagen ersetzen. Hersteller von Kathodenmaterial können dadurch zum Beispiel die Entwicklungsarbeit beschleunigen. Der Laser dient bei der Erzeugung der Röntgenstrahlung dabei als sogenannte vorgelagerte Strahlquelle. Der Laserpuls, erklärt Trumpf, trifft auf das sogenannte Target, ein Metall (etwa Gallium, Indium oder Zinn). Dadurch entsteht Plasma. Und das Plasma strahlt einen Teil der Energie als extrem kurzwelliges Licht – eben Röntgenstrahlen – ab.

Das sind die Expertisen der einzelnen Forschungspartner

Trumpf bringt in die Partnerschaft seine Kompetenz in der Herstellung von Lasern für den Industrieeinsatz ein. BASF und Cellforce stellen für die Untersuchungen Batteriematerialien und -komponenten zur Verfügung. Ushio Germany und Excillum steuern ihre Kompetenz im Bereich der Strahlquellen bei. Bruker und Viscom kümmern sich um den Bau der Anlagen. Auf akademischer Seite sind die Universität Hannover und die Fraunhofer Institute in Aachen und Jena treibende Kräfte. Das Forschungsbudget beträgt rund 15 Millionen Euro und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt.

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