弗劳恩霍夫的X射线系统可揭示电池单元的内部工作原理。

弗劳恩霍夫EMI研发出一种特殊的X射线技术，能够实时显示大尺寸棱柱形电池单元内的动态过程。该技术与大众汽车旗下的电池子公司PowerCo合作，即将投入工业应用。

弗劳恩霍夫高速动力学研究所将其创新的X射线技术称为“全球独一无二的高速X射线系统”。据该研究所的科学家们介绍，这种技术能够在几分之一秒的时间内展现大尺寸电池单元在受力状态下的内部变化，有助于加速为欧洲汽车工业开发更安全的电池产品。

该方法的目的是弄清电池单元发生故障时的内部状况。迄今为止，电池制造商和汽车集成商一直依赖仿真、破坏性测试或间接测量手段。然而，弗劳恩霍夫EMI开发的这种方法能够直接观察正在工作的电池单元。该团队表示，该系统将高性能X射线技术、专门设计的电池测试箱以及先进的传感器技术相结合，可同时记录温度、压力、电压和气体流量：“它每秒能拍摄多达1,000张图像，以极高的分辨率展现电池单元内部的气体生成、材料位移和裂纹扩展等过程——这些此前一直无法被观测到的现象。”

Fraunhofer EMI的电池安全负责人塞巴斯蒂安·肖普费勒博士强调：“我们的原位检测方法能够以极高的分辨率，在几分之一秒的时间内实时观察电池内部发生的情况。这从根本上改变了我们对电池设计与安全性的理解。”一项重要的工程成果是研发出一种防护舱，可在锂离子电池热失控的极端环境下有效保护敏感的X射线组件。

该方法的实用性还体现在业界的高度关注上：弗劳恩霍夫EMI表示，他们已为包括大众和奥迪在内的多家德国汽车制造商分析了热失控过程中的材料喷射现象以及多电池组环境下的传播行为。该机构称：“这些数据使工程师能够根据实际观察到的过程来评估电池设计，并更精确地优化仿真模型，从而为产品开发和认证流程带来直接价值。”

该项目与大众汽车旗下的电池子公司PowerCo密切相关。在下一阶段，弗劳恩霍夫EMI研究所与PowerCo计划共同将这项技术推向工业应用。该研究所提供材料研究、电池滥用测试以及高速成像方面的专业技能，而PowerCo则负责确定批量生产的要求并提供真实的电池样本。

双方合作的初步成果已开始被应用于PowerCo优化型系列电池的开发中。尽管仍需解决一些物流方面的问题，但目标已经清晰：到2028年，PowerCo位于萨尔茨吉特的工厂将安装相应的X射线系统。该系统可适配多种电池格式及新型电池化学成分——“这对未来电池技术的发展具有重要优势”，弗劳恩霍夫研究所如此表示。

PowerCo的首席技术官HW Vassen评论道：“借助原位高速X射线成像技术，我们将电池研究提升到了新的水平。我们首次能够实时并以慢动作观察电池内部的动态过程。这种前所未有的深入洞察力使我们能够以高度精准的方式优化电池单元的安全性与设计，从而更快地将创新成果应用于工业领域。通过与Fraunhofer EMI的合作，我们正在推动欧洲高科技的发展，并强化欧洲在电池行业中的地位。”

PowerCo由大众集团于2022年创立，负责该集团电池电芯的研发与生产。该公司总部位于萨尔茨吉特，目前正在德国萨尔茨吉特、西班牙瓦伦西亚和加拿大圣托马斯建设三座电芯工厂，这些工厂的年总产能可达200吉瓦时。