Thermische Überwachung in der Batterieproduktion

Anwendungsbeschreibung

Die Überwachung thermischer Prozesse in der Batteriefertigung stellt aufgrund der spezifischen Materialeigenschaften und Sicherheitsanforderungen eine besondere Herausforderung dar. Lithium-Ionen-Batterien können bereits ab Zelltemperaturen von etwa 60 °C in einen instabilen Zustand übergehen (Thermal Runaway). Ab diesem Punkt ist ein kontrolliertes Abkühlen kaum mehr möglich, insbesondere bei dichter Modulstruktur oder gekapselten Bauformen. Ziel der Prozessüberwachung ist daher die frühzeitige Detektion von Temperaturanstiegen – noch bevor kritische Schwellen erreicht werden.

Ein wesentlicher Einflussfaktor ist die hohe Nähe der Warnschwellen zur Umgebungstemperatur in Produktionshallen, die im Sommer Werte von über 40 °C erreichen kann. Gleichzeitig besitzen die Batteriemodule stark reflektierende Metalloberflächen, wodurch eingestrahlte Umgebungswärme zu Messfehlern führen kann. Die Emissivität der Oberfläche variiert zudem in Abhängigkeit vom Material, der Oberflächenstruktur und dem Farbton (Grau- bzw. Oxidationsgrad). Eine exakte Temperaturmessung erfordert daher Systeme, die sowohl auf diese optischen als auch auf prozessdynamische Variablen reagieren können.

Das von muv realisierte Überwachungssystem IRLineAPP adressiert diese Anforderungen durch den Einsatz von zwei der hochauflösenden, schnellen Wärmebildkameras Optris Xi400. Im kontinuierlichen Durchlaufverfahren werden Batteriemodule während des Produktionsprozesses thermografisch erfasst. Die Systeme scannen die Oberfläche mit hoher Detailauflösung und identifizieren Temperaturpunkte, die innerhalb definierter Grenzbereiche liegen.

Die Alarmtemperaturgrenzen werden dabei dynamisch an die jeweils gemessene Umgebungstemperatur angepasst, um eine zuverlässige Detektion auch bei wechselnden klimatischen Bedingungen sicherzustellen. Zusätzlich fließt die Verfahrgeschwindigkeit der Module in die Berechnung ein, sodass trotz variabler Förderbandgeschwindigkeiten eine konstante Messgenauigkeit erreicht wird. Durch adaptive Regelalgorithmen kann das System sowohl auf langsame Aufheizvorgänge als auch auf kurzfristige Temperaturspitzen reagieren.

Alle thermischen Scandaten werden mit der jeweiligen Bauteil- bzw. Seriennummer verknüpft und in einer zentralen Datenbank gespeichert. Dadurch ist eine vollständige Rückverfolgbarkeit der thermischen Prozessparameter gewährleistet. Diese Daten dienen der Qualitätssicherung, ermöglichen Prozessoptimierungen und bilden eine Grundlage für spätere Audits oder Fehleranalysen.

Das kombinierte System IRLineAPP aus thermografischer Echtzeitüberwachung, dynamischer Grenzwertanpassung und digitaler Rückverfolgbarkeit schafft eine zuverlässige Lösung zur Vermeidung thermischer Ereignisse in der Batteriefertigung – und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Prozess- und Betriebssicherheit.

Eingesetztes Produkt

• optris Xi 400