FST: Materialtests in elektrolytischen Lösungen

Freudenberg Sealing Technologies (FST) hat seine Testkapazitäten für Lithium-Ionen-Batterien erweitert – mit der Installation einer Spezialanlage im US-amerikanischen Plymouth. Dadurch sollen Daten gewonnen werden, welche Werkstoffe bei dauerhafter Einwirkung von aggressiven elektrolytischen Lösungen am widerstandsfähigsten sind.

Der Dichtungsspezialist aus Weinheim hat eine Investition in sechsstelliger Höhe getätigt, um Testequipment anzuschaffen, über das schon wegen dieser immensen Kosten nur wenige Labore verfügen. Damit will FST seine Elastomeren und Thermoplasten testen, die vor allem in Form von Dichtungen, Dichtringe und anderen Komponenten innerhalb der Batterie permanent einem Mix aus reaktiven, entflammbaren, ätzenden und gefährlichen Chemikalien ausgesetzt sind. Aussagekräftige Daten darüber, welche Werkstoffe bei dauerhafter Einwirkung von aggressiven elektrolytischen Lösungen am widerstandsfähigsten sind, „sind bislang in Unternehmen aus Sicherheits- und Kostengründen nicht verfügbar“, gibt FST in einer Mitteilung zu bedenken.

Das Herzstück der Investition ist laut dem Unternehmen ein speziell entwickelter Isolier- und Sicherheitsbehälter (IsoC), in dem sich Belastungstests mit den sehr aggressiven Lithium-Elektrolytlösungen sicher durchführen lassen. Das Glas-Stahl-Gehäuse mit einer Grundfläche von sechs mal drei Metern umfasst zwei Kammern. „In der ersten werden zunächst Sauerstoff und Feuchtigkeit entzogen. Erst dann werden die Proben für den Belastungstest in die zweite, größere Kammer gebracht. Dort werden sie für mindestens 1.000 Stunden in eine Elektrolytlösung getaucht und anschließend dekontaminiert. So wird sichergestellt, dass die Proben wieder sicher entnommen werden können. Zuletzt durchlaufen sie noch die physikalischen und analytischen Standardtestverfahren von Freudenberg“, heißt es in er Mitteilung.

Für die Tauchtests kommen zwei Elektrolytlösungen zum Einsatz – eine, die üblicherweise in Lithium-Ionen-Batteriezellen verwendet wird, sowie eine speziell hergestellte Kontrolllösung. Man wolle hier komplette Materialfamilien testen, teilt Freudenberg mit. Zunächst sollen die eigenen, proprietären Materialien und anschließend die im Handel erhältlichen, in Batterien üblichen Materialien getestet werden. „Das Benchmarking gibt uns die Möglichkeit, Lücken bei Kompatibilität und Leistung zu erkennen. Auf dieser Basis können wir Materialgruppen und Komponenten entwickeln, um diese zu schließen“, sagt Francis Joseph Walker, Director Research & Development bei Freudenberg Sealing Technologies in Nord-Amerika.

Ergänzend zum IsoC hat das Unternehmen ein Telemetrie-Kontrollsystem implementiert, das rund um die Uhr die Fernüberwachung der aktiven Arbeit in den Kammern ermöglicht. Hinzu kommen nach Angaben des Herstellers Schutzausrüstung von Kopf bis Fuß und spezielle Atemschutzmasken für die Mitarbeitenden, nicht-reaktive Tauchgefäße auf Nickelbasis, ein Sicherheitsüberwachungs- und Alarmsystem sowie Elektrolytlösungen, „die mehrere tausend Euro pro Tonne kosten“.

„Wir können unseren Kunden jetzt Designsicherheit auf Basis wissenschaftlicher Daten bieten“, betont Walker. „Wir haben diesen Schritt für unsere Kunden und als Reaktion auf den wachsenden Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien in verschiedenen Anwendungen getan. Bisher ging es in Tests in der Regel um den Einfluss von Materialien auf die Elektrolyten. Mit dem neuen Equipment konzentrieren wir uns jetzt auch auf den Einfluss der Elektrolyte auf die Materialien.“

Die Erkenntnisse sollen sich in künftigen Produkten niederschlagen. Apropos: Erst vor wenigen Wochen hat FST eine neue Generation seiner DIAvent-Ventile vorgestellt. Sie sorgen dafür, dass Reaktionsgase aus beschädigten Lithium-Ionen-Akkus viermal schneller als bislang entweichen können. Gleichzeitig ermöglicht das Ventil den permanent notwendigen Druckausgleich im Regelbetrieb.

Daneben engagiert sich Freudenberg seit Längerem verstärkt im Brennstoffzellen-Bereich. So ist der Hersteller unter anderem am Konsortium „StasHH“ beteiligt, das sich zur Aufgabe gemacht hat, erstmals eine europäische Norm für Brennstoffzellenmodule für Schwerlastanwendungen zu erarbeiten. Bereits vor einem halben Jahr hatte das Unternehmen zudem eine Kooperation mit der Quantron AG bekannt gegeben, um die Entwicklung eines Brennstoffzellensystems für Lkw in der 40-Tonnen-Gewichtsklasse anzugehen.
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