XProLas: Konsortium will Batterien mit Röntgenstrahlen untersuchen
Bis 2026 sollen erste Demo-Anlagen entstehen, wie Trumpf in einer Mitteilung schreibt. Am Projekt beteiligt sind unter anderem auch Cellforce und BASF. Mit solchen Anlagen sollen die Hersteller künftig das Laden und Entladen der Batterien in Echtzeit beobachten oder Verunreinigungen in der Batterie besonders präzise bestimmen können. Diese Erkenntnisse sollen dann in die Entwicklung neuer Batterien einfließen. XProLas erhofft sich vor allem Rückschlüsse, um die Ladegeschwindigkeit zu verbessern.
Prinzipiell sind derartige Untersuchungen bereits heute möglich, aber eben nur an an großen, über 100 Meter langen Teilchenbeschleunigern. Entsprechend selten sind Forschungsplätze an diesen Großforschungsanlagen, so Trumpf. Mit den lasergetriebenen Röntgenquellen sollen die Anlagen „nur etwa so groß wie ein Wohnwagen und dementsprechend günstiger in der Herstellung“ sein. Damit könnte die Verbreitung solcher Test signifikant erhöht werden.
Neben der Anlage für Analysen während eines Schnelllade-Vorgangs soll im Rahmen von XProLAs auch eine kompakte, hochbrillante Röntgenquelle für die Analyse des Kathodenmaterials entwickelt werden. Die Materialzusammensetzung der Kathode ist von zentraler Bedeutung für die Leistung und Zuverlässigkeit der Batterie. Auch hier lasse sich die genaue Materialzusammensetzung der fertigen Kathode nur mit Röntgenstrahlen bestimmen, so Trumpf – was heute ebenfalls in solchen Großanlagen passiert. Mit den kompakten, lasergetriebenen Varianten könnten die Hersteller von Kathodenmaterial ihre Entwicklungsarbeit beschleunigen.
Der Laser dient bei der Erzeugung der Röntgenstrahlung als sogenannte vorgelagerte Strahlquelle. Der Laserpuls trifft auf das sogenannte Target, ein Metall, wie Gallium, Indium oder Zinn. Es entsteht Plasma; das Plasma strahlt einen Teil der Energie als extrem kurzwelliges Licht zum Beispiel Röntgenstrahlen ab.
Als Laser-Spezialist bringt Trumpf seine Kompetenz in der Herstellung von Lasern für den Industrieeinsatz in die Partnerschaft 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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