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Hitzeschilde von Freudenberg

Sicherheit von Batteriesystemen trotz hoher Energiedichte

24. Mai 2018, 10:30 Uhr   |  Andreas Pfeffer

Sicherheit von Batteriesystemen trotz hoher Energiedichte
© Freudenberg Sealing Technologies

Freudenberg Sealing Technologies entwickelte Hitzeschilde für den Einsatz zwischen den einzelnen Batteriezellen.

Die Sicherheitsanforderungen an Batteriesysteme nehmen stetig zu. Hitzeschilde von Freudenberg Sealing Technologies verhindern nun, dass eine schadhafte Zelle das gesamte Batteriemodul überhitzt – hitzebeständig, wärmeisolierend und schlank.

Eine höhere Energiedichte für mehr Reichweite des Elektrofahrzeugs stellt aktuell ein übergeordnetes Ziel in der Batterieentwicklung dar. Die höhere Energiedichte hat allerdings auch höhere Sicherheitsanforderungen zur Folge. So gilt es beispielsweise, dem so genannten »Thermal Runaway« oder »Thermischen Durchgehen« vorzubeugen. Das Phänomen kann dazu führen, dass an einer schadhaften Zelle Temperaturen von bis zu 600 °C auftreten können. Sollte die Wärme dann nicht schnell genug abgeführt werden, kann es zu einer Kettenreaktion kommen, die zu einer Überhitzung des gesamten Batteriesystems führt.

Funktionsprinzip Hitzeschilde in Lithium-Ionen-Batterien
© Freudenberg Sealing Technologies

Die Hitzeschilde führen dazu, dass die Wärme in der schadhaften Zelle so lange isoliert wird, bis sie vollständig abgebaut werden konnte.

Freudenberg Sealing Technologies wirkt der Ansteckungsgefahr durch den Einsatz von Hitzeschilde zwischen den einzelnen Zellen entgegen. Die Wärme wird dadurch so lange in der schadhaften Zelleisoliert, bis sie abgebaut werden konnte.

Während der Entwicklung wurden Proben der Hitzeschilde auf einer 600 °C heißen Oberfläche gelagert und die Temperatur auf der Rückseite erfasst. Versuchsreihen des Unternehmens haben ergeben, dass nach 30 Sekunden die Temperatur auf der Rückseite deutlich unter 200 °C betrug. Freudenberg ist überzeugt, dass somit eine benachbarte Zelle vor einer Zerstörung der Kathodenmaterialien oder des Separators geschützt wäre.

Das Hitzeschild erfüllt dabei nachfolgende Eigenschaften:

  1. Es besteht aus einem sehr hitzebeständigen Material, einem silikonbasierten Elastomer.
  2. Das Hitzeschild verzögert den Wärmeübergang zwischen den Zellen durch eine waffelförmige Struktur – winzige Lufttaschen sorgen für die Wärmeisolation.
  3. Es ist circa 1 mm dick und kann daher in prismatischen und Pouchzellen nahezu bauraumneutral zum Einsatz kommen, ohne die Energiedichte merklich zu verschlechtern.

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Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG