TY - CONF A1 - Böttcher, Nils T1 - „Batterien“ Gefahrgutrechtliche Entwicklung für die Anwendung N2 - Der Markt für Energiespeicher bietet eine kontinuierlich wachsende, technologische Vielfalt. Neben etablierten Lithium-Ionen-Batterien gewinnen alternative Systeme wie Natrium-Ionen-Batterien zunehmend an Bedeutung. Jene Entwicklung steigert aktuell die Anforderungen an Regularien für Logistik und Handhabung ebendieser Systeme und bedarf einer dedizierten jedoch gleichwohl praktikablem Klassifizierung unterschiedlicher Batterien nach deren Gefährlichkeit. Genau dies ist der Schwerpunkt der vorliegenden Präsentation. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem sicheren Transport kritisch defekter Batteriesysteme durch thermische Passivierung und/oder gezieltes Tiefentladen. Explizit werden aktuelle und zukünftige Batterietechnologien vorgestellt, die wesentlichen Herausforderungen bei Handhabung, Transport und Lagerung zusammengefasst und ein umfassender Ausblick auf die Weiterentwicklung der relevanten Regelwerke gegeben. T2 - 35. Münchner Gefahrgut-Tage CY - Munich, Germany DA - 26.05.2025 KW - Batteriesicherheit KW - Thermisches Durchgehen KW - Tieftemperaturpassivierung KW - Initiale Reaktionstemperatur KW - Gekühlter Transport von (kritisch) defekten Batterien PY - 2025 AN - OPUS4-65077 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Morcillo, Dalia T1 - High-resolution absorption isotopic spectrometry as a tool for aging studies of Li-ion batteries N2 - Lithium (Li) is the key element in the manufacturing of batteries. Isotopic study of Li may help to identify the causes of battery aging due to isotopic fractionation during charge/discharge cycles. Isotopic ratio determination is based on monitoring the isotopic components of lithium by their spin-orbit coupling and its isotopic shift of about 15 pm for the 22P←22S electronic transition around 670.788 nm. In this work, we propose improvements to our previous work [1] by using a higher-resolution double echelle modular spectrometer (HR-DEMON II) coupled to a continuum source graphite furnace atomic absorption spectrometer (HR-CS-GF-AAS) for the isotopic analysis of Li. The data analysis was carried out by using a decision-tree-based ensemble machine learning (ML) algorithm (XGBoost). A set of samples with 6Li isotope amount fractions ranging from 0.0004 to 0.99 mol mol-1 was used for the algorithm's training. Subsequently, the procedure was validated by a set of stock chemicals (Li2CO3, LiNO3, LiCl, and LiOH) and a BAM candidate reference material, a cathode material (NMC111). Finally, the ML model was applied to determine the isotope ratio of geological samples, including anorthosite, granite, soil, rhyolite, nepheline syenite, and basalt and battery samples. These samples were measured as digested without any further purification step. Improvements in the optical resolution resolve the lithium isotopic components of the atomic spectra. In the studied geological samples, were found δ7Li values between -0.5 and 4.5 ‰ with a precision range of 1 to 2 ‰. In addition, the proposed method was validated with multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry (MC-ICP-MS), and these results are comparable and compatible. T2 - Caltech-BAM Meeting CY - Online meeting DA - 10.08.2022 KW - Lithium isotope KW - Machine learning KW - Battery KW - High-resolution absorption isotopic spectrometry PY - 2022 AN - OPUS4-56380 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Winckelmann, Alexander T1 - Chemical characterization of aging processes in high energy-density lithium-ion batteries N2 - Introduction Lithium-ion batteries (LIBs) are one key technology to overcome the climate crisis and energy transition challenges. Demands of electric vehicles on higher capacity and power drives research on innovative cathode and anode materials. These high energy-density LIBs are operated at higher voltages, leading to increased electrolyte decay and the current collectors' degradation. Even though this fundamental corrosion process significantly affects battery performance, insufficient research is being done on the aluminum current collector. Fast and convenient analytical methods are needed for monitoring the aging processes in LIBs. Methods In this work glow-discharge optical emission spectrometry (GD-OES) was used for depth profile analysis of aged cathode material. The measurements were performed in pulsed radio frequency mode. Under soft and controlled plasma conditions, high-resolution local determination (in depth) of the elemental composition is possible. Scanning electron microscopy (SEM) combined with a focused ion beam (FIB) cutting and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was used to confirm GD-OES results and obtain additional information on elemental distribution. Results The aging of coin cells manufactured with different cathode materials (LCO, LMO, NMC111, NMC424, NMC532, NMC622, and NMC811) was studied. GD-OES depth profiling of new and aged cathode materials was performed. Quantitative analysis was possible through calibration with synthetic standards and correction by sputter rate. Different amounts of aluminum deposit on the cathode surface were found for different materials. The deposit has its origin in the corrosion of the aluminum current collector. The results are compatible with results from FIB-EDX. However, GD-OES is a faster and less laborious analytical method. Therefore, it will accelerate research on corrosion processes in high energy-density batteries. Innovative aspects - Quantitative depth profiling of cathode material -Monitoring of corrosion processes in high energy-density lithium-ion batteries - Systematic investigation of the influence of different cathode materials T2 - ANAKON 2023 CY - Vienna, Austria DA - 11.04.2023 KW - Lithium Ion Batteries KW - GD-OES KW - Depth-profiling PY - 2023 AN - OPUS4-58586 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Winckelmann, Alexander T1 - Investigation of degradation of the aluminum current collector in lithium-ion batteries by glow-discharge optical emission spectroscopy N2 - Lithium-ion batteries (LIBs) are one technology to overcome the challenges of climate and energy crisis. They are widely used in electric vehicles, consumer electronics, or as storage for renewable energy sources. However, despite innovations in batteries' components like cathode and anode materials, separators, and electrolytes, the aging mechanism related to metallic aluminum current collector degradation causes a significant drop in their performance and prevents the durable use of LIBs.[1] Glow-discharge optical emission spectroscopy (GD-OES) is a powerful method for depth-profiling of batteries' electrode materials. This work investigates aging-induced aluminum deposition on commercial lithium cobalt oxide (LCO) batteries' cathodes. The results illustrate the depth-resolved elemental distribution from the cathode surface to the current collector. An accumulation of aluminum is found on the cathode surface by GD-OES, consistent with results from energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) combined with focused ion beam (FIB) cutting. In comparison to FIB-EDX, GD-OES allows a fast and manageable depth-profiling. Results from different positions on an aged cathode indicate an inhomogeneous aluminum film growth on the surface. The conclusions from these experiments can lead to a better understanding of the degradation of the aluminum current collector, thus leading to higher lifetimes of LIBs. T2 - European Winter Conference on Plasma Spectrochemistry (EWCPS 2023) CY - Ljubljana, Slovenia DA - 29.01.2023 KW - Lithium-ion batteries KW - Aging mechanisms KW - Depth-profiling PY - 2023 AN - OPUS4-56992 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Anita T1 - Role of the Authority in the Approval Process of Packaging N2 - In Germany, BAM is the competent authority in the field of dangerous goods transport. The international dangerous goods transportation rules are presented and their adaptation into German law is described. BAM is responsible for dangerous goods packaging testing, manufacturer surveillance, packaging approvals and inspection of IBC and provides “Gefahrgutregeln” (GGR) to define the processes, e.g. of dangerous goods packagings approvals and surveillance.” T2 - Sino-German Workshop on Dangerous Goods Packaging CY - Online meeting DA - 18.11.2022 KW - Gefahrgutverpackungen KW - Zulassung KW - ADR PY - 2022 AN - OPUS4-56754 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Winckelmann, Alexander T1 - Investigation of degradation of the aluminum current collector in lithium-ion batteries by GD-OES N2 - Lithium-ion batteries (LIBs) are one technology to overcome the challenges of climate and energy crisis. They are widely used in electric vehicles, consumer electronics, or as storage for renewable energy sources. However, despite innovations in batteries' components like cathode and anode materials, separators, and electrolytes, the aging mechanism related to metallic aluminum current collector degradation causes a significant drop in their performance and prevents the durable use of LIBs. Glow-discharge optical emission spectroscopy (GD-OES) is a powerful method for depth-profiling of batteries' electrode materials. This work investigates aging-induced aluminum deposition on commercial lithium cobalt oxide (LCO) batteries' cathodes. The results illustrate the depth-resolved elemental distribution from the cathode surface to the current collector. An accumulation of aluminum is found on the cathode surface by GD-OES, consistent with results from energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) combined with focused ion beam (FIB) cutting. In comparison to FIB-EDX, GD-OES allows a fast and manageable depth-profiling. Results from different positions on an aged cathode indicate an inhomogeneous aluminum film growth on the surface. The conclusions from these experiments can lead to a better understanding of the degradation of the aluminum current collector, thus leading to higher lifetimes of LIBs. T2 - Empa Group Meeting CY - Dübendorf, Switzerland DA - 22.11.2022 KW - Lithium Ion Batteries KW - GD-OES KW - FIB KW - SEM KW - EDX PY - 2022 AN - OPUS4-56584 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Böttcher, Nils T1 - A Journey From Formula Student to Research at BAM N2 - In this presentation, the battery and cell test center of BAM is introduced to the Berlin Motion Lab. Points of intersection are identified, and interested students are familiarized with BAM’s research priorities in the field of batteries. The aim is to foster interaction and to inspire young researchers to engage with technologically relevant topics. T2 - Berlin Deep Tech Nexus Meetup CY - Berlin, Germany DA - 26.02.2025 KW - Battery safety KW - BAM-academy KW - Qualification programme for PhD students at BAM KW - Advanced (battery) safety topics PY - 2025 AN - OPUS4-65079 LA - eng 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 - CONF A1 - Schmidt, Anita T1 - Forschung der BAM zu Lithiumbatterien: Schwerpunkt Anwendungsebene N2 - Für den Transport von Lithiumbatterien als Gefahrgut sind Kenntnisse über deren Verhalten und möglichen Schutz in Form von Verpackungen essentiell. Die aktuellen Forschungsergebnisse der BAM der letzten 2 Jahre werden dem Fachpublikum vorgestellt. T2 - BAM Erfa Verpackungen CY - Berlin, Germany DA - 17.09.2024 KW - Lithiumbatterien KW - Gefahrguttransport KW - Gefahrverpackungen PY - 2024 AN - OPUS4-62332 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schmidt, Anita T1 - Irrungen, Wirrungen und Lichtblicke - Überarbeitung des Gefahrguttransportrechts für Lithium- und Natrium-Ionen-Batterien N2 - Die Überarbeitung des Gefahrgutrechts hinsichtlich der Einstufung von Lithium- und Natrium - Ionen Batterien nach Gefährlichkeit trägt so einige Stilblüten - wie zuletzt den Vorschlag von 135 neuen UN Nummern für Lithiumbatterien. Die BAM trägt mit ihrer Kompetenz aus eigenen Untersuchungen und Forschung dazu bei, dass die deutsche Delegation bei den Vereinten Nationen, wo die Regelwerke weiterentwickelt werden, gezielte Vorschläge einbringen kann. Der Artikel beschreibt die aktuellen Entwicklungen. KW - Lithiumbatterien KW - Gefahrguttransport KW - Regelwerksentwicklung PY - 2024 VL - 2024 IS - 6 SP - 29 EP - 32 PB - Verkehrs-Verlag J. Fischer GmbH & Co. KG CY - Düsseldorf AN - OPUS4-62334 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Böttcher, Nils T1 - Nominal and Off-Nominal Battery / High Energy Storage Testing Off-Nominal cell and battery testing at BAM N2 - The abuse testing of electrochemical energy storage systems poses a major safety challenge. Thanks to its core competence in ensuring safety in technology and chemistry, BAM has the capabilities to carry out safety tests from small to large scale. Tests up to approx. 200Wh (lithium-ion batteries) can be carried out in the cell test center and abuse tests up to 20kWh are possible in the open field test on the TTS. T2 - Europe Energy Storage Safety Summit CY - Petten, Netherlands DA - 08.10.2024 KW - Battery Safety KW - Abuse testing KW - Lithium-ion batteries KW - Safety critical tests PY - 2024 AN - OPUS4-62321 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Anita T1 - Neues Klassifizierungssystem für Lithiumbatterien N2 - Um Lithiumbatterien sicherer aber gleichzeitig auch dem Gefährdungszustand angemessener und damit wirtschaftlich effizienter transportieren zu können, wird aktuell bei UN ein Klassifizierungssystem nach Gefährlichkeit ausgearbeitet. Als eine der intensiv mitarbeitenden zuständigen Behörden weltweit hat die BAM zahlreiche Untersuchungen selbst durchgeführt und arbeitet an Lösungsansätzen mit. T2 - Gefahrguttag des BMDV im Rahmen der IAA CY - Hannover, Germany DA - 19.09.2024 KW - Lithiumbatterien KW - Klassifizierung KW - Gefahrguttransport KW - Gefährlichkeit PY - 2024 AN - OPUS4-62326 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sander, Luise T1 - Linking material and electrode properties to the cell performance of commercially available sodium-ion cells N2 - As the first commercial sodium-ion-batteries (SIBs) are available for purchase, it is possible to investigate material composition. Gaining an insight into the material composition of these SIBs is of interest not only for the classification of possible safety risks and hazards, but also in regard to recycling. Herein we report the preliminary investigations of the chemical and structural composition of first commercial SIB-cells.[1,2] Two different SIB-cell types were compared in terms of electrode size, thickness, loading etc. Furthermore, the composition of the active materials and electrolyte was investigated and compared. Finally, the gained results were linked to the different data sheet performance of the two cell types. T2 - Batterieforum Deutschland 2026 CY - Berlin, Germany DA - 20.01.2026 KW - Electrochemical Energy Storage KW - Battery KW - Sodium-ion-battery KW - EES KW - Energy Storage PY - 2026 AN - OPUS4-65588 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja T1 - Umfassende Analyse von Leachabels aus rezyklierten HDPE-Kanistern N2 - Es wurde untersucht, welche Substanzen aus rHDPE-Post-Consumer-Rezyklat herausgelöst und nachgewiesen werden können (Non-Target-Analytik). Die Substanzen wurden sowohl chemisch als auch anwendungsbezogen systematisiert. Diskutiert wurde die Nutzung der Ergebnisse zur Festlegung von Qualitätskriterien von rHDPE sowie zur Verbesserung des mechanischen Recycling-Prozesses. T2 - 20. Gefahrgut-Technik-Tage CY - Berlin, Germany DA - 13.11.2025 KW - rHDPE KW - Rezyklat KW - Leachables PY - 2025 AN - OPUS4-64852 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Trubiroha, P. T1 - Simulationsdaten zur photooxidativen Beanspruchung an verschiedenen geografischen Freibewitterungs-Standorten N2 - Freibewitterungen weisen grundsätzlich eine hohe Variabilität der jeweiligen Intensität der Beanspruchungsparameter auf; sie sind nicht einfach wiederholbar. Um dennoch die Ergebnisse einer Beanspruchung vergleichen zu können, ist eine aussagekräftige Charakterisierung der Freibewitterung wichtig. Traditionell werden Daten bekannter Einflussgrößen wie Globalstrahlung, Temperatur oder Feuchtewerte herangezogen. Obwohl man weiß, dass diese Größen an den exponierten Oberflächen wechselwirken und kombiniert als Mikroklima Einfluss auf Degradationsprozesse nehmen, werden schon aus Praktikabilitätsgründen diese separat als klimatische Messgrößen angegeben. Die Aussagekraft dieser Daten ist mäßig. Ziel dieses Beitrags ist es, die Aussagekraft und damit Vergleichbarkeit zu erhöhen, indem diese Messdaten als Stundendaten zu Wirkintegralen vorverarbeitet und jahresweise akkumuliert werden. Betrachtet wird dafür der Prozess der Photooxidation, da dieser Alterungs-mechanismus bei allen Kunststoffen auftritt. Für eine einfache Modellierung wird die wirksame UV-Bestrahlung, gewichtet mit einer Arrhenius-abhängigen Ober¬flächen-temperatur (TOF), über den Beanspruchungszeitraum von hier je einem Jahr akkumuliert. Die Idee einer solchen Messgröße für photooxidative Ober¬flächen¬alterung wurde bereits vorgestellt [1]. Dort wurde ein Gerät vor¬geschlagen, mit dem dieser Wert für verschieden absorbierende Oberflächen für die Dauer einer Exposition akkumuliert wird, und ergänzend eine Abschätzung der Betauungs¬zeiten dieser Referenz-Oberflächen erfolgen könnte. Hier soll es um eine rechnerisch generierte Zusammenstellung dieser photo¬oxidativen 1-Jahres-Alterungswerte für verschiedene Standorte gehen. Ein Temperaturfaktor erfasst dabei den Einfluss der Strahlungserwärmung auf eine weiße, graue bzw. schwarze Referenzoberflächen, spiegelt also die Kopplung von solarer Strahlung und Temperatur wider [1]. Ermittelt wird er aus Stunden¬daten der Globalstrahlung und der Lufttemperatur. Die spektrale Wirkung wird aus Sonnenhöhenständen entsprechend der geografischen Breite mit Hilfe der FastRT-Oberfläche [2] als PiT·h-Wert abgeschätzt [3]. Anhand der errechneten Jahreswerte können die Schweregrade der photo¬oxidativen Beanspruchung an den verschiedenen Standorten unmittelbar verglichen werden. Die gezeigten Simulationsdaten für ein solches „elektronisches Referenzmaterial“ für photooxidative Degradation zeigen die prinzipielle Möglichkeit einer Kartografierung solcher Daten auf. T2 - 53. Jahrestagung der GUS CY - Stutensee-Blankenloch, Germany DA - 26.03.2025 KW - Polymer 3R, UV, Bestrahlung, Bewitterung PY - 2025 SN - 978-3-9826129-2-8 VL - 53 SP - 19 EP - 28 PB - Gesellschaft für Umweltsimulation e.V. CY - 76327 Pfinztal (Berghausen) AN - OPUS4-62902 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja A1 - Trubiroha, Peter A1 - Wachtendorf, Volker T1 - Significance of new data pairs for irradiance and (surface) temperature N2 - There is consent that UV irradiance and temperature at the place of photodegradation are the most important environmental parameters in weathering, along with humidity. This contribution shows how an improvement in the measurement data situation can improve the significance and comparability of outdoor exposures. Photooxidative ageing is calculated using sample polymers for which the corresponding modelling data (Exposure Response Functions, ERF) is available. The mean square deviations are estimated, which result from using different spectral irradiances and different spectral sensitivities, both of the sensors and the polymers. It will be shown here how the significance of the irradiance values increases with increasing approximation of the spectral sensitivities of the sensor and polymer. Also, the mean square deviations are estimated, which result from using different activation energies and surface temperatures. A selection of different variables to describe the weathering exposure is created. The potential of either individual values or data pairs is evaluated in terms of significance or correlation to the calculated photooxidative ageing. Recording hourly data also enables subsequent evaluations of individual test specimens, adapted to the respective colour or to determine activation energies. An accumulated value, calculated from PIT-radiometer irradiance and a suited surface temperature, can provide a comparison of different outdoor exposures over different locations or years. Thus, a characterisation of the weathering exposure would be related to a reference spectral sensitivity (much closer to a polymer than that of a common UV radiometer), one reference activation energy, and different surface temperature scenarios with, on the one hand, graded solar absorptions (white / grey / black) and, on the other hand, different thermal couplings (coated metal / thick plastic). This results in three values each for plastic samples and coated metals (light / grey / dark). It will never be possible to accurately predict the weathering tests for individual samples (with their specific sensitivities), but the proposed approaches can go a long way towards the comparability of outdoor weathering exposures. T2 - 10th European Weathering Symposium EWS CY - Graz, Austria DA - 11.09.2024 KW - Polymer 3R KW - Outdoor weathering PY - 2024 SN - 978-3-9826129-1-1 SP - 121 EP - 133 PB - Stober Medien GmbH CY - Eggenstein AN - OPUS4-61291 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja T1 - Significance of new data pairs for irradiance and (surface) temperature N2 - There is consent that UV irradiance and temperature at the place of photodegradation are the most important environmental parameters in weathering, along with humidity. This contribution shows how an improvement in the measurement data situation can improve the significance and comparability of outdoor exposures. Photooxidative ageing is calculated using sample polymers for which the corresponding modelling data (Exposure Response Functions, ERF) is available. The mean square deviations are estimated, which result from using different spectral irradiances and different spectral sensitivities, both of the sensors and the polymers. It will be shown here how the significance of the irradiance values increases with increasing approximation of the spectral sensitivities of the sensor and polymer. Also, the mean square deviations are estimated, which result from using different activation energies and surface temperatures. A selection of different variables to describe the weathering exposure is created. The potential of either individual values or data pairs is evaluated in terms of significance or correlation to the calculated photooxidative ageing. Recording hourly data also enables subsequent evaluations of individual test specimens, adapted to the respective colour or to determine activation energies. An accumulated value, calculated from PIT-radiometer irradiance and a suited surface temperature, can provide a comparison of different outdoor exposures over different locations or years. Thus, a characterisation of the weathering exposure would be related to a reference spectral sensitivity (much closer to a polymer than that of a common UV radiometer), one reference activation energy, and different surface temperature scenarios with, on the one hand, graded solar absorptions (white / grey / black) and, on the other hand, different thermal couplings (coated metal / thick plastic). This results in three values each for plastic samples and coated metals (light / grey / dark). It will never be possible to accurately predict the weathering tests for individual samples (with their specific sensitivities), but the proposed approaches can go a long way towards the comparability of outdoor weathering exposures. T2 - 10th European Weathering Symposium EWS CY - Graz, Austria DA - 11.09.2024 KW - Polymer 3R KW - Outdoor weathering PY - 2024 AN - OPUS4-61292 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Engelhard, Carsten T1 - Advances in Analytical Chemistry and Mass Spectrometry to Support a Sustainable and Circular Economy N2 - Recent advances in analytical chemistry have significantly supported efforts to realize a sustainable circular economy and circular chemistry. By enabling rapid materials analysis and characterization of materials transformation throughout their life cycle, analytical methods are playing a key role in supporting waste reduction, resource recovery, pollution monitoring, and sustainable manufacturing. In this presentation, recent developments in analytical chemistry and analytical instrumentation to support a sustainable and circular economy will be reviewed and selected contributions from our laboratories will be discussed. For example, high-resolution mass spectrometry combined with chromatography is an indispensable tool for the identification and characterization of plastics. To support the transition from linear to circular chemistry, whichs prioritizes reuse, recycling, and resource efficiency, accurate and detailed chemical information about plastic materials is essential. Here, targeted and non-targeted screening approaches help to characterize, for example, the quality and safety of recycled plastics. In addition, green analytical chemistry has emerged as a topic of interest, emphasizing the use of solvent-free and low-energy methods to minimized environmental impact during analysis. Here, ambient desorption/ionization high-resoluton mass spectrometry (ADI-MS) is considered a very attractive tool because it dos not require chromatography or large amounts of solvent, reduces sample preparation time, and produces virtually no chemical waste. Here, a solvent-free, plasma-based ADI-MS method is presented, which was carefuly developed for the direct identification and fast screening of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS). PFAS are a large class of thousands of synthetic chemicals that are used worldwide. However, growing environmental and human health concerns in the last two decades have led to more stringent regulatory requirements and the development of quantitative analytical methods for PFAS detection. Today, standardized and powerful methods exist, e.g., for the determination PFAS in water, sludge, compost, soil, and drinking water. While liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) is often used, sample preparation, solvent consumption, and total analysis times can be challenging. Here, ADI-MS is considered interesting, because it requires only minimal sample preparation and little solvent consumption. In this work, a plasma-based pin-to-capillary flowing atmospheric-pressure afterglow source (FAPA) is used for the direct desorption/ionization of PFAS from thin-layer chromatography (TLC) plates. Selected PFAS samples were directly probed on functionalized TLC surfaces without a preceding planar chromatography step. In addition, direct analysis of PFAS mixtures and selected matrices was performed with little solvent consumption, no sample preparation and short analysis time. T2 - XXII European Conference on Analytical Chemistry (EUROANALYSIS) CY - Barcelona, Spain DA - 31.08.2025 KW - Mass Spectrometry KW - Extractables & Leachables KW - Non-Targeted Analysis KW - PFAS KW - FAPA-MS PY - 2025 AN - OPUS4-65275 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Trubiroha, P. A1 - Giehl, A. A1 - Schönlein, A. A1 - Feil, F. T1 - Normenvorschlag zur Bewitterung transparenter oder transluzenter Kunststoffe N2 - Aufgrund des tieferen Eindringens der solaren Strahlung treten bei transparenten und bei transluzenten (durchscheinenden) Kunststoffen veränderte Bedingungen gegenüber opaken Proben auf. Dies kann zu speziellen Effekten und damit zu einem abweichenden Bewitterungsverhalten führen. Auch aus Mangel an geeigneten Normen werden diese Effekte häufig vernachlässigt. Deshalb initiiert der DIN-FNK auf ISO-Ebene ein entsprechendes Dokument. Die Norm ist in der Form eines Technical Reports geplant. In einem ersten Teil sollen die Besonderheiten transparenter oder transluzenter Kunststoffe erläutert werden, um den Nutzer für mögliche Probleme zu sensibilisieren. Im zweiten Teil werden Empfehlungen für Bestrahlung oder Bewitterung herausgearbeitet. In einem dritten Teil geht es dann um Besonderheiten bei der Messung von Eigenschaftsänderungen transparenter bzw. transluzenter Kunststoffe. In informativen Anhängen sollen verschiedene Beispiele die Thematik illustrieren. T2 - 51. Jahrestagung der GUS CY - Stutensee-Blankenloch, Germany DA - 29.03.2023 KW - Bewitterung KW - Polymer 3R KW - Bestrahlung KW - UV PY - 2023 SN - 978-3-9818507-8-9 SP - 39 EP - 46 PB - Gesellschaft für Umweltsimulation e.V. CY - Pfinztal (Berghausen) AN - OPUS4-57271 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja T1 - Simulationsdaten zur photooxidativen Beanspruchung an verschiedenen geografischen Freibewitterungs-Standorten N2 - Freibewitterungen weisen grundsätzlich eine hohe Variabilität der jeweiligen Intensität der Beanspruchungsparameter auf; sie sind nicht einfach wiederholbar. Um dennoch die Ergebnisse einer Beanspruchung vergleichen zu können, ist eine aussagekräftige Charakterisierung der Freibewitterung wichtig. Traditionell werden Daten bekannter Einflussgrößen wie Globalstrahlung, Temperatur oder Feuchtewerte herangezogen. Obwohl man weiß, dass diese Größen an den exponierten Oberflächen wechselwirken und kombiniert als Mikroklima Einfluss auf Degradationsprozesse nehmen, werden schon aus Praktikabilitätsgründen diese separat als klimatische Messgrößen angegeben. Die Aussagekraft dieser Daten ist mäßig. Ziel dieses Beitrags ist es, die Aussagekraft und damit Vergleichbarkeit zu erhöhen, indem diese Messdaten als Stundendaten zu Wirkintegralen vorverarbeitet und jahresweise akkumuliert werden. Betrachtet wird dafür der Prozess der Photooxidation, da dieser Alterungs-mechanismus bei allen Kunststoffen auftritt. Für eine einfache Modellierung wird die wirksame UV-Bestrahlung, gewichtet mit einer Arrhenius-abhängigen Ober¬flächen-temperatur (TOF), über den Beanspruchungszeitraum von hier je einem Jahr akkumuliert. Die Idee einer solchen Messgröße für photooxidative Ober¬flächen¬alterung wurde bereits vorgestellt [1]. Dort wurde ein Gerät vor¬geschlagen, mit dem dieser Wert für verschieden absorbierende Oberflächen für die Dauer einer Exposition akkumuliert wird, und ergänzend eine Abschätzung der Betauungs¬zeiten dieser Referenz-Oberflächen erfolgen könnte. Hier soll es um eine rechnerisch generierte Zusammenstellung dieser photo¬oxidativen 1-Jahres-Alterungswerte für verschiedene Standorte gehen. Ein Temperaturfaktor erfasst dabei den Einfluss der Strahlungserwärmung auf eine weiße, graue bzw. schwarze Referenzoberflächen, spiegelt also die Kopplung von solarer Strahlung und Temperatur wider [1]. Ermittelt wird er aus Stunden¬daten der Globalstrahlung und der Lufttemperatur. Die spektrale Wirkung wird aus Sonnenhöhenständen entsprechend der geografischen Breite mit Hilfe der FastRT-Oberfläche [2] als PiT·h-Wert abgeschätzt [3]. Anhand der errechneten Jahreswerte können die Schweregrade der photo¬oxidativen Beanspruchung an den verschiedenen Standorten unmittelbar verglichen werden. Die gezeigten Simulationsdaten für ein solches „elektronisches Referenzmaterial“ für photooxidative Degradation zeigen die prinzipielle Möglichkeit einer Kartografierung solcher Daten auf. T2 - 53. Jahrestagung der GUS CY - Stutensee, Germany DA - 26.3.2025 KW - Polymer 3R KW - UV KW - Bestrahlung KW - Bewitterung PY - 2025 AN - OPUS4-62903 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja T1 - Digitale Umweltsimulation am Beispiel der Photooxidation von Polymeren N2 - Die Umweltwirkungen auf ein Material werden als Überlapp der Funktionskurven von Materialempfindlichkeit und einwirkenden Umweltparametern betrachtet. Wenn entweder die Empfindlichkeit oder die Beanspruchungen Null sind, ergibt sich auch keine Umweltwirkung und bei beidseitig Werten größer Null das jeweilige Produkt der beiden. Die Akkumulation der nicht-reversiblen Effekte über die Zeit und allen Eigenschaftsänderungen entspricht der Alterung des Materials für den jeweiligen Expositionszeitraum. Die digitale Umweltsimulation gliedert sich hier in drei Teilaspekte. Ein erster, rein materialwissenschaftlicher Teil hat die Aufgabe, alle relevanten Materialempfindlichkeiten experimentell zu quantifizieren. Ein zweiter – unter Umständen numerischer Teil – hat die Aufgabe, das Bauteil und seine Einbaulage zu digitalisieren und aus den makroskopischen Umgebungsbedingungen die relevanten mikroklimatischen Umweltparameter für alle Oberflächen- oder Volumenelemente zu bestimmen. In einem dritten Teil werden die Einwirkungen über den betrachteten Zeitraum berechnet und kumuliert. Dieses Konzept, das auf den so genannten Expositions-Reaktions-Funktionen (ERF) basiert, wird an Beispielen der Photoxidation erläutert. Dieses Vorgehen wurde schon beim ViPQuali-Projekt als Numerische Umweltsimulation umgesetzt. Überprüft werden muss das Modell unbedingt an einer realitätsnahen Validierungsbeanspruchung. Hier werden die ermittelten ERFs mit über den kompletten Beanspruchungszeitraum geloggten Umweltparametern gekoppelt, um die berechnete mit der experimentell erfahrenen Alterungswirkung zu vergleichen. Nur so kann sichergestellt sein, dass alle für die Anwendungsumgebung relevanten Materialempfindlichkeiten einbezogen wurden. T2 - 52. Jahrestagung der GUS CY - Blankenloch, Germany DA - 26.03.2024 KW - Polymer 3R KW - UV KW - Bestrahlung KW - Bewitterung PY - 2024 AN - OPUS4-59831 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker T1 - Gedanken, Tipps & Tricks zu künstlichen Bewitterungsprüfungen N2 - Die Fragestellung kann nur exemplarisch dargestellt werden, aber ist hoffentlich auch für langjährige Praktiker in den ausgewählten Punkten interessant. Es sollen für folgende Bereiche Beispiele gegeben werden: Probenvorbereitung, Testvorbereitung, Testdurchführung und Auswertung. T2 - 53. Jahrestagung der GUS 2025; Umwelteinflüsse erfassen, simulieren, bewerten. CY - Stutensee, Germany DA - 26.03.2025 KW - Künstliche Bewitterung KW - Umweltsimulation KW - Wechseltemperaturen KW - Prüfung KW - UV KW - Feuchte KW - Beregnung PY - 2025 AN - OPUS4-62862 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja T1 - Combined impact of UV radiation and nitric acid (HNO3) on HDPE jerrycans – comparison of outdoor and lab test N2 - A damaging action of HNO3-55% only occurs in combination with its decomposition into nitrous gases, which can be caused by UV radiation. In a laboratory test, transparent HDPE jerrycans have been exposed to both UV radiation and 55 wt-% nitric acid solution at (41 ± 2)°C, for up to 20 days. For comparison, UV radiant exposure (21 days) and nitric acid exposure (up to 6 weeks) were performed separately, at nearly equal temperatures. The respective damages are compared with FTIR spectroscopy in ATR and HT-gel permeation chromatography (GPC) on a molecular level and with hydraulic internal pressure testing as a component test. For the used jerrycans, relevant oxidation can only be found after the combined exposure. The gradual increase in oxidative damage shows the good reproducibility of the lab exposure. The decomposition of nitric acid into nitrous gases by UV radiation – as well as the jerrycan oxidation – is also observed at lower HNO3 concentration (28 wt- %). Similar results are obtained after outdoor tests. Again, the damage occurs only after combined exposure, in contrast to the exposures to UV only and to HNO3 only, which were conducted in parallel. Outdoor exposures are most readily accepted as they represent possible end-use conditions. However, the reproducibility of these exposures is poor due to the large temporal variations in weather. There are also several safety risks, which is why the number of replicates remains limited. Since the outdoor and lab exposure tests show the same qualitative results, it is appropriate to conduct systematic studies in the laboratory. After 6 days of lab exposure, the oxidation damage is rated as critical, which corresponds to about 1/10 year in Central Europe, according to the UV radiant exposure. It should be noted that this amount can also occur in two sunny weeks. T2 - 24th iapri World Packaging Conference CY - Valencia, Spain DA - 17.06.2024 KW - UV exposure KW - Nitric acid KW - Polyethylene KW - Oxidation PY - 2024 AN - OPUS4-60416 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -