Forschungsprojekt XProLas
Lasergetriebene Röntgenquellen für bessere E-Auto-Batterien
Kompakte Röntgenstrahlquellen könnten die Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit von E-Auto-Batterien weiter verbessern. Unter Leitung von Trumpf entwickelt die Partner im Forschungsprojekt XProLas nun solche lasergetriebenen Röntgenquellen. Erste Demo-Anlagen sollen bis 2026 entstehen.
Mit den neuen Anlagen sollen Hersteller künftig das Laden und Entladen der Batterien in Echtzeit beobachten oder Verunreinigungen in der Batterie besonders präzise bestimmen können. Mit den Rückschlüssen aus den Untersuchungen können die Hersteller beispielsweise die Ladegeschwindigkeit verbessern.
Günstigere Alternative zu großen Teilchenbeschleunigern
Bislang können Unternehmen solche Untersuchungen nur an großen, über 100 Meter langen Teilchenbeschleunigern machen. Die Forschungsplätze an diesen Großforschungsanlagen sind rar. Anders hingegen die neuen lasergetriebenen Röntgenquellen: Sie sind nur etwa so groß wie ein Wohnwagen und dementsprechend günstiger in der Herstellung. Damit eignen sie sich auch für den Einsatz in der Industrie.
Kompetenzen und Aufgaben der Projektpartner
Die Projektpartner haben jeweils konkrete Aufgaben: Trumpf bringt 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 ihr Know-how 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.
Entwicklung einer kompakten, hochbrillanten Röntgenquelle
Im Rahmen des Entwicklungsprojekts XProLas soll auch eine kompakte, hochbrillante Röntgenquelle für die Analyse des Kathodenmaterials von E-Auto-Batterien entstehen. Das Material, aus dem die Kathoden der E-Auto-Batterien sind, ist von zentraler Bedeutung für die Leistung und Zuverlässigkeit der Batterien von Elektrofahrzeugen. Die genaue Zusammensetzung des Kathodenmaterials lässt sich nur mit Röntgenstrahlen bestimmen. Auch in diesem Anwendungsfeld können die kompakten, lasergetriebenen Varianten die Großforschungsanlagen ersetzen. Hersteller von Kathodenmaterial können dadurch ihre Entwicklungsarbeit beschleunigen.
Funktionsweise der lasergetriebenen Röntgenquellen
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.
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