Leistungsbeschreibung – Nageltest zur Bewertung der Batteriesicherheit
Die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien wird maßgeblich durch die Zellkonstruktion sowie das Verhalten der eingesetzten Elektroden- und Elektrolytmaterialien bestimmt. Zur Bewertung der Reaktion auf interne Kurzschlussereignisse bietet sich der sogenannte Nageltest als etabliertes Prüfverfahren an.
Ziel des Tests ist die Analyse des Zellverhaltens bei einem gezielt induzierten internen Kurzschluss, wie er beispielsweise durch mechanische Beschädigung auftreten kann. Dabei wird ein metallischer Nagel in die Zelle eingebracht, wodurch ein lokaler Kurzschluss mit initial sehr hohen Strömen entsteht.
Im Bereich der Einstichstelle bildet sich ein Hotspot, der zu thermischen und elektrochemischen Reaktionen führt. In der Folge kann es zur Freisetzung und Entzündung von Elektrolytbestandteilen kommen. Das weitere Verhalten der Zelle kann dabei variieren – von einer kontrollierten Abkühlung bis hin zu einer fortschreitenden Reaktion mit Brandentwicklung oder einem thermischen Durchgehen (Thermal Runaway).
Schwerpunkte der Untersuchung sind unter anderem:
- Bewertung des Verhaltens bei internem Kurzschluss
- Analyse der thermischen Reaktionsentwicklung im Zellinneren
- Beobachtung von Gasentwicklung, Entzündung und Ausbreitung
- Identifikation von Übergängen zu kritischen Zuständen wie Thermal Runaway
Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse zur sicherheitsrelevanten Bewertung von Zellkonzepten und unterstützen die Entwicklung robuster und sicherer Batteriesysteme.