Utvecklare från Bosch och forskare vid Münchens tekniska universitet (TUM) använder neutroner för att analysera fyllningen av litiumjonbatterier för hybridbilar med elektrolyter. Deras experiment visar att elektroder vätas dubbelt så snabbt i vakuum som under normalt tryck.

En av de mest kritiska och tidskrävande processerna vid batteriproduktion är fyllningen av litiumceller med elektrolytvätska efter placeringen av elektroderna i en battericell. Även om själva fyllningsprocessen bara tar några sekunder, batteritillverkare väntar ofta flera timmar för att säkerställa att vätskan absorberas helt i elektrodstapelns porer.

Det faktum att neutroner inte lätt absorberas av metallbatterihuset gör dem idealiska för att analysera batterier. Således, Bosch anställda, i samarbete med forskare från TU München och universitetet i Erlangen-Nürnberg, undersökte fyllningsprocessen vid neutronavbildnings- och tomografianläggningen ANTARES av forskningsneutronkällan FRM II.

Snabbare i ett vakuum

Tillverkare av litiumceller fyller ofta de tomma cellerna i ett vakuum. Processen övervakas indirekt med hjälp av resistansmätningar. "För att se till att alla porer på elektroderna är fyllda med elektrolyten, tillverkare bygger in stora säkerhetsmarginaler, " säger Bosch-utvecklaren Dr. Wolfgang Weydanz. "Det kostar tid och pengar."

I ljuset av neutronerna, forskarna upptäckte att elektroderna i ett vakuum blöts fullständigt på drygt 50 minuter. Under normalt tryck, detta tar cirka 100 minuter. Vätskan sprids jämnt i battericellen från alla fyra sidor, från utsidan och in.

Dessutom, elektroderna absorberar tio procent mindre elektrolyt under normalt tryck. Boven är gaser som hindrar vätningsprocessen, som forskarna kunde visa för första gången med neutronerna.