TY - JOUR A1 - Pfaff, Jonas A1 - Schopferer, Sebastian A1 - Markötter, Henning A1 - Rack, Alexander A1 - Bruno, Giovanni A1 - Schmidt, Anita A1 - Tichter, Tim A1 - Böttcher, Nils T1 - High-speed synchrotron radiography of nail penetration-induced thermal runaway: Understanding the explosive behavior of commercial sodium-ion batteries with NFM cathode N2 - The dynamics of mechanically initiated thermal runaway (TR) events in cylindrical 18650 cells with NFM (Na(Ni1/3Fe1/3Mn1/3)O2), LFP (LiFePO4), and NMC532 (LiNi1/2Mn1/3Co1/5O2) cathode chemistries were investigated using high-speed synchrotron X-ray imaging. Structural similarity index measures (SSIM) were employed to identify and track rapid structural changes. In this manner, thermal decompositions and internal propagation dynamics, influencing the safety mechanisms of the cells, were studied. This lead to two major findings: (I) Among NFM, LFP, and NMC532 cells, the TR-characteristics differ significantly in temperature and internal propagation speed. Internal safety mechanisms appear, however, visually similar. Among all samples, LFP cells exhibit higher safety performance concerning the initiation of TR by nail penetration and the progression of TR. (II) The NFM cells used in this study displayed an almost explosive TR. This finding appears counterintuitive on a first glance, since sodium-ion batteries are usually considered safe. High-speed imaging revealed that the explosive TR is not necessarily caused by the thermochemical decomposition reactions, but rather by a failure of the venting mechanism. This results in a significant pressure buildup within the cell upon TR initiation and eventually a severely violent TR. These results underline that battery safety depends on many factors and not solely on optimized cell chemistries or materials. KW - High-speed X-ray radiography KW - Synchrotron X-rays KW - 18650 KW - SIB KW - Na-NFM KW - Structure similarity index measure PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-642649 DO - https://doi.org/10.1016/j.powera.2025.100188 SN - 2666-2485 VL - 36 SP - 1 EP - 7 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-64264 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Baensch, Franziska A1 - Baer, Wolfram A1 - Chruscicki, Sebastian A1 - Homann, Tobias A1 - Prager, Jens A1 - Schmidt, Dirk A1 - Stajanca, Pavol A1 - Weltschev, Margit A1 - Wossidlo, Peter A1 - Habib, Abdel Karim T1 - AGIFAMOR: Anwendung der verteilten akustischen und faseroptischen Sensorik zur kontinuierlichen Überwachung von Rohrleitungen - Teil 2: Technische Hintergründe - Schadensursachen und Prüfeinrichtungen N2 - Schäden an Rohrleitungen können zu hohen Umweltbelastungen und wirtschaftlichen Schäden führen. Um die dauerhafte Verfügbarkeit der Infrastruktur zu gewährleisten, wird im Rahmen des Projekts AGIFAMOR an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) erprobt, inwiefern das Verfahren der verteilten akustischen faseroptischen Sensorik (Distributed acoustic sensing – DAS) zur kontinuierlichen Überwachung von Rohrleitungen eingesetzt werden kann. Neben der DAS werden erprobte Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung wie Schallemissionsanalyse (SEA) und Beschleunigungssensoren eingesetzt. An dieser Stelle soll detailliert auf die Hauptschadensursachen an Rohrleitungen, den Versuchsstand zur mechanischen Belastung von Rohren sowie die Möglichkeiten zu Untersuchungen im Realmaßstab eingegangen werden. KW - Schadensursachen an Rohrleitungen KW - Monitoring von Rohrleitungen KW - Verteilte Faseroptische Sensorik KW - Rohrbiegeprüfstand KW - Leckage PY - 2018 SN - 2191-0073 VL - 8 IS - 3 SP - 24 EP - 29 PB - Springer VDI-Verlag GmbH & Co. KG CY - Düsseldorf AN - OPUS4-44507 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Baensch, Franziska A1 - Hussels, Maria-Teresa A1 - Chruscicki, Sebastian A1 - Baer, Wolfram A1 - Wossidlo, Peter A1 - Homann, Tobias A1 - Prager, Jens A1 - Schmidt, Dirk A1 - Weltschev, Margit A1 - Habib, Abdel Karim T1 - AGIFAMOR: Anwendung der verteilten akustischen und faseroptischen Sensorik zur kontinuierlichen Überwachung von Rohrleitungen - Teil 1: Projektvorstellung und erste Vorversuche N2 - In der Prozessindustrie werden häufig gefährliche Stoffe eingesetzt, so dass auch kleinste Leckagen der medienführenden Anlagenteile zu Gefährdungen der Arbeitnehmer sowie zur Belastung der Umwelt führen können. Für die Gewährleistung einer dauerhaften Verfügbarkeit der Infrastruktur ist die frühzeitige Erkennung und Ortung von potentiell gefährlichen Veränderungen an den Wandungen von Rohrleitungen und Behältern (in Form von Rissen, Pittings und Ablagerungen) erforderlich. Am Beispiel von Rohrleitungen, sollen im Rahmen des Projekts AGIFAMOR an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), im Sinne einer Machbarkeitsstudie die Verfahren der verteilten akustischen und faseroptischen Sensorik zur kontinuierlichen Überwachung und Detektion potentiell gefährlicher Veränderungen in Industrieanlagen erprobt und qualifiziert werden. Dabei sollen die Applikation der optischen Sensorfasern hinsichtlich der Signalübertragung auf den Sensor optimiert und die Erkennung der für dieses Anwendungsgebiet relevanten Schallsignaturen entwickelt werden. Mithilfe eines solchen Messsystems können mit geringem Aufwand ausgedehnte Strukturen, auch unter erschwerten Bedingungen (z.B. hohe Temperatur, Einfluss von Chemikalien) kontinuierlich überwacht werden. KW - Beschleunigungssensoren KW - Faseroptische Sensorik KW - Schallemission KW - Monitoring KW - Rohrleitung PY - 2017 SN - 2191-0073 VL - 7 IS - 3 SP - 10 EP - 16 PB - Springer VDI-Verlag GmbH & Co. KG CY - Düsseldorf AN - OPUS4-40183 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Morcillo, Dalia A1 - Winckelmann, Alexander A1 - Oelze, Marcus A1 - Leonhardt, Robert A1 - Schmidt, Anita A1 - Richter, Silke A1 - Recknagel, Sebastian A1 - Vogl, Jochen A1 - Panne, Ulrich A1 - Abad Andrade, Carlos Enrique T1 - Exploring Age-Induced Lithium Isotope Fractionation in Lithium-Ion Batteries using Microwave-Induced Cold Nitrogen Plasma Mass Spectrometry N2 - This study explores Microwave-Inductively Coupled Atmospheric-pressure Plasma Mass Spectrometry (MICAP-MS) as a cost-effective alternative to Multi-Collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (MC-ICP-MS) for analyzing lithium isotopic composition in lithium-ion batteries (LIBs). We investigate the performance of MICAP-MS in measuring Li isotope ratios in new and aged commercial lithium cobalt oxide (LCO) batteries. Our results show that MICAP-MS, operating under cold plasma conditions at 800 W with an 8 mm torch position, achieves results metrologically compatible with MC-ICP-MS, with a precision ranging from 0.6‰ to 3.4‰ for δ7Li values. MICAP-MS benefits from a dielectric resonator for uniform plasma, better ion velocity control, and higher energy efficiency. Optimal settings were identified with dwell times of 10 ms for 6Li and 1 ms for 7Li. The study of LIBs revealed that 6Li migrates towards the anode over multiple charge–discharge cycles, causing 7Li to accumulate in the cathode, a fractionation effect that becomes more pronounced with prolonged cycling. MICAP-MS provides a cost-effective, precise alternative to MC-ICP-MS, with lower operational costs and enhanced portability, advancing the study of isotopic fractionation and aging in lithium-ion batteries. KW - MICAP-MS KW - Lithium KW - Battery aging KW - Lithium isotopes KW - Nitrogen plasma KW - Isotope fractionation KW - lithium cobalt oxide KW - LCO PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-643777 DO - https://doi.org/10.1039/d4ja00324a SN - 0267-9477 SP - 1 EP - 11 PB - Royal Society of Chemistry (RSC) AN - OPUS4-64377 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kapoor, M. A1 - Overgaard Christensen, Ch. A1 - Wittrup Schmidt, J. A1 - Dalsgaard Sørensen, J. A1 - Thöns, Sebastian T1 - Decision analytic approach for the reclassification of concrete bridges by using elastic limit information from proof loading N2 - Reclassification of bridges, i.e., a change in load rating, using reliability-based methods and a direct update with proof load information has been presented by many authors. However, bridge reclassification has hardly been studied from a decision analytic perspective, i.e., with quantification of the risks and benefits of different classification choices, and the expected benefit gain from proof loading. We derive, explain and exemplify a decision analytic approach for bridge reclassification along with models for (1) elastic and ultimate capacity and their adaptation with proof load information, (2) proof load information with classification outcomes accounting for target reliabilities and, (3) utilities including socio-economic benefits from reclassification. The approach and models are exemplified with a case study based on reclassification of bridges with a low existing classification. Decision rules, for practical use by a highway authority to find the optimal classification, are identified and documented based on: (1) the measurement of the capacity at elastic limit by proof loading, (2) the bridge reclassification benefits, and, (3) the required annual reliability level. From a Value of Information analysis, it is concluded that the proof load information is highly valuable for reclassification in cases of high socio-economic benefits and high reliability requirements. KW - Proof loading KW - Structural reliability KW - Value of information KW - Decision analysis PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-596845 DO - https://doi.org/10.1016/j.ress.2022.109049 SN - 0951-8320/ VL - 232 SP - 1 EP - 16 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-59684 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baensch, Franziska A1 - Baer, Wolfram A1 - Chruscicki, Sebastian A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Homann, Tobias A1 - Hussels, Maria-Teresa A1 - Prager, Jens A1 - Schmidt, Dirk A1 - Stajanca, Pavol A1 - Weltschev, Margit A1 - Wossidlo, Peter T1 - Feasibility study - Continuous monitoring of pipes using distributed acoustic and fibre optic sensors N2 - The feasibility study „AGIFAMOR. Ageing infrastructures – distributed acoustic monitoring of pipes” is an interdisciplinary research project at BAM internally financed from 2015 to 2018. Therefore, the quite young fibre optic sensing technology of distributed acoustic sensing (DAS) was investigated to possibly be extended towards a global condition monitoring system for pipelines operating in real time. DAS is a highly dynamic fibre optic sensing technology based on the method of coherent optical time domain reflectometry (C-OTDR). DAS allows capturing strain changes in the range of kHz. For the experimental work, the most suitable application yielding an optimum sensitivity was proven by wrapping a standard single-mode silica fibre around the pipe. The DAS sensitivity was investigated regarding the detection of 1) incidents that initiate propagation of acoustic waves in the pipe wall, 2) changes inside the pipeline causing altered flow and 3) damage development in the pipe wall. Therefore, several testing setups in laboratory as well as in real scale were realized. For comparison purposes, experiments were accompanied by acoustic emission analyses and by measurements with accelerometers. DAS was found to be very sensitive to gas ignition and its propagation across the pipe. Furthermore, the ability of DAS to detect and localize acoustic signals associated with pipeline leakage was demonstrated. The detection of crack formation and propagation within the pipe wall by means of DAS was studied during bending tests on several pipe segments, but was not proven so far with certainty. As expected, these studies turned out as the most difficult challenge due to the random occurrence and transient nature of microscopic damage phenomena. T2 - Proceedings of the International Symposium on Structural Health Monitoring and Nondestructive Testing CY - Saarbrücken, Germany DA - 04.10.2018 KW - Accelerometers KW - Acoustic emission KW - Fibre optic acoustic sensing KW - Continous monitoring KW - Bending tests on pipe segments KW - Leak detection PY - 2018 SP - Paper 21 AN - OPUS4-46375 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stajanca, Pavol A1 - Baensch, Franziska A1 - Baer, Wolfram A1 - Chruscicki, Sebastian A1 - Homann, Tobias A1 - Seifert, Stefan A1 - Schmidt, Dirk A1 - Weltschev, Margit A1 - Wossidlo, Peter A1 - Habib, Abdel Karim T1 - Monitoring of pipes by distributed acoustic fibre optic sensors – A large-scale test on a pipeline under realistic operation condition N2 - The monitoring of oil and gas pipelines by means of distributed fibre optic sensors is becoming common. The most recent development in the field of fibre optic sensing is the distributed acoustic sensing (DAS), which allows to detect and to localize third party threats to pipelines. For this purpose, fibre optic telecommunication cables located close to the pipelines are usually used. However, DAS carries a far greater potential for continuous condition monitoring of pipelines. The interdisciplinary research project AGIFAMOR (Ageing Infrastructures – Fibre Optic Monitoring of Pipes) at BAM investigates a new technical approach to extend the application field of DAS towards the detection and localization of acoustic signals that indicate critical alterations and certain damage scenarios originated from within the pipeline or the pipe wall. Therefore, the optical fibre sensors are applied onto the pipe itself and the application procedure towards an optimal acoustic signal transduction is optimized. A number of laboratory scale experiments were performed focusing on the signal transmission of acoustic signals as well as the detection of damages in the pipe wall by means of DAS. Furthermore, real-scale tests on a pipeline DN100 of 38m length have been carried out at the BAM test site for technical safety (BAM-TTS) to study the detection and localization of leaks and of changing flow profiles due to corrosion or sedimentation processes. T2 - 13th Pipeline Technology Conference CY - Berlin, Germany DA - 12.03.2018 KW - Pipeline monitoring KW - Distributed acoustic sensing KW - Fiber optic sensing PY - 2018 SN - 2198-428X SP - Poster session, paper 9, 1 EP - 8 PB - EITEP (Euro Institute for Information and Technology Transfer in Environmental Protection) CY - Hannover AN - OPUS4-44519 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baensch, Franziska A1 - Hussels, Maria-Teresa A1 - Chruscicki, Sebastian A1 - Baer, Wolfram A1 - Wossidlo, Peter A1 - Homann, Tobias A1 - Prager, Jens A1 - Schmidt, Dirk A1 - Weltschev, Margit A1 - Habib, Abdel Karim T1 - BAM-Projekt AGIFAMOR – Zustandsüberwachung von Rohrleitungen N2 - Rohrleitungssysteme sind aufgrund ihrer Funktion und Ausdehnung für den Betrieb, die Verfügbarkeit und die Sicherheit von Industrieanlagen von besonderer Bedeutung. Die bisher in definierten Intervallen durchgeführten, wiederkehrenden Prüfungen zur Sicherstellung leckagefreier Rohrleitungen sind kostenintensiv und mit einem erhöhten Aufwand verbunden. Mit dem interdisziplinären Forschungsprojekt AGIFAMOR (Ageing Infrastructures – Akustisches Monitoring von Rohrleitungen) arbeitet die BAM an der Entwicklung und Erprobung einer örtlich und zeitlich kontinuierlichen Zustandsüberwachung von Rohrleitungen basierend auf einem faseroptischen akustischen Messsystem, welches einen vergleichsweise geringen Installationsaufwand der Sensoren erfordert. Mit diesem Verfahren sollen vor allem betriebsbedingte Schädigungen infolge von Korrosion sowie daraus entstehende Pittings oder Risse erkannt und damit Leckagen verhindert werden. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie zum Teilaspekt „Detektion von Risswachstum“ wurde ein 2,5 m langes, definiert vorgekerbtes Stahlrohr mit der faseroptischen Sensorik (FOS) ausgestattet und quasistatisch unter 4-Punkt-Biegung belastet. Mit fortschreitender Belastung wächst, ausgehend vom vorhandenen Außenumfangskerb, ein Riss im Stahlrohr bis zum Erreichen der Leckage – in der Praxis ein gefährliches Schadensszenario. Parallel zur FOS erfolgten Messungen mit Schallemissionssensoren, Beschleunigungssensoren und Potentialsonden, deren Ergebnisse die Interpretation der FOS-Messergebnisse unterstützen sollen. T2 - 21. Kolloquium Schallemission CY - Fulda, Germany DA - 09.03.2017 KW - Beschleunigungssensoren KW - Faseroptische Sensorik KW - Schallemission KW - Monitoring KW - Rohrleitung PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-401811 SN - 978-3-940283-82-5 VL - DGZfP-BB 159 SP - Vortrag 17, 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-40181 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Baensch, Franziska A1 - Baer, Wolfram A1 - Chruscicki, Sebastian A1 - Homann, Tobias A1 - Prager, Jens A1 - Schmidt, Dirk A1 - Stajanca, Pavol A1 - Weltschev, Margrit A1 - Wosidlo, Peter A1 - Habib, Abdel Karim T1 - AGIFAMOR: Anwendung der akustischer und faseroptischer Sensorik zur Überwachung von Rohrleitungen; Teil 3: Technische Hintergründe - Messmethoden N2 - Schäden an Rohrleitungen können zu hohen Umweltbelastungen und wirtschaftlichen Schäden führen. Um die dauerhafte Verfügbarkeit der Infrastruktur zu gewährleisten, wird im Rahmen des Projekts AGIFAMOR an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) erprobt, inwiefern das Verfahren der verteilten akustischen faseroptischen Sensorik (Distributed acoustic sensing - DAS) zur kontinuierlichen Überwachung von Rohrleitungen verwendet werden kann. Neben der DAS werden erprobte Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung wie Schallemissionsanalyse (SEA) und Beschleunigungssensoren eingesetzt. An dieser Stelle soll detailliert auf die unterschiedlichen Messverfahren und deren spezifischen Einsatz im Rahmen des Projektes eingegangen werden. KW - Verteilten akustischen faseroptischen Sensorik KW - Überwachung von Rohrleitungen KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Schallemissionsanalyse KW - Beschleunigungssensorik PY - 2018 SN - 2191-0073 VL - 8 IS - 5 SP - 29 EP - 35 PB - Springer-VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-45933 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -