Farasis zeigt optimierte Batteriemodule gegen thermisches Durchgehen

Der chinesische Batteriehersteller Farasis Energy hat das Design seiner Batteriemodule optimiert, um das thermische Durchgehen des Moduls im Schadensfall bei seiner neuesten Zellgeneration (Generation 4) zu verhindern. Die industrielle Produktion der optimierten Module soll im Jahr 2025 beginnen.

Regelmäßigen Lesern von electrive.net wird das Thema bereits bekannt vorkommen: Denn in seinem Vortrag bei der Januar-Ausgabe unserer Online-Konferenz „electrive.net LIVE“ hatte Stefan Bergold, General Manager Europe von Farasis, bereits angegeben, dass Farasis eine Lösung entwickelt habe, die das thermische Durchgehen auf eine einzelne Zelle begrenzt und ein Übergreifen auf benachbarte Zellen und später das ganze Batteriepack verhindert. Das habe Farasis nachgewiesen – „in Simulationen, Demonstrationen, realen Batterie-Modulen, realen Batterie-Packs und auch in realen Elektrofahrzeugen“, so Bergold damals.

Wie das Unternehmen nun mitteilt, wurde genau das inzwischen von unabhängigen Laboren auf Modul- und Pack-Ebene getestet und bestätigt. Wichtig: Farasis ist das mit einer Pouchzelle gelungen, deren äußerte Schicht nur aus dem namensgebenden Folienbeutel besteht. Bisher galten Pouchzellen anderen Batterieformaten mit einem harten Gehäuse (also vor allem prismatische Zellen und Rundzellen) in diesem Punkt als unterlegen. „Aber die Reaktion bei Pouch-Zellen bereits bei einer geringen Anzahl von Zellen zu stoppen und vor allem bei der Verwendung von nickelhaltigen Zellchemien, wie es Farasis jetzt gelungen ist, ist ein echtes Novum und ein Durchbruch in der Batteriesicherheit“, sagt Bergold nun laut der Mitteilung.

Ein thermischer Runaway tritt auf, wenn Lithium-Ionen-Zellen eine bestimmte Temperatur überschreiten oder beschädigt werden. Das führt zur Bildung einer beträchtlichen Menge an Gas mit heißen Partikeln sowie zu einer Wärmeentwicklung mit Temperaturen von bis zu 1000°C und mehr. Diese extremen Temperaturen können zum einen direkt für eine Überhitzung in den benachbarten Zellen sorgen, zum anderen können die heißen Gase mit 800 bis 1.300 Grad umliegende Zellen über das sichere Maß hinaus erwärmen. So entsteht in der Regel eine Kaskadenreaktion auf Modul- und Pack-Ebene, die so genannte thermische Propagation.

Farasis will die industrielle Produktion dieser Module wie erwähnt im Jahr 2025 starten, erste Kundenanfragen werden laut dem Unternehmen bereits bearbeitet. Es wird aber bereits zuvor Maßnahmen geben, um die thermische Propagation zumindest einzudämmen – auch bei anderen Zellherstellern. Der Hintergrund ist die global strenger werdende Gesetzgebung: In China ist sind die Hersteller von Elektrofahrzeugen bereits sein dem 1. Januar 2021 gezwungen (GB 38031-2020), ihre Fahrzeuge so zu bauen, dass die Batterie im Falle eines thermischen Durchgehens mindestens fünf Minuten standhält, das den Insassen Zeit geben soll, das beschädigte Fahrzeug zu verlassen. Über die ECE R100 Rev3 werden diese Vorgaben ab dem 1. September 2023 auch in Europa gelten. „Bei künftigen Aktualisierungen der Vorschriften werden diese 5 Minuten höchstwahrscheinlich auf einen unbegrenzten Zeitrahmen ausgedehnt“, so Farasis.

„Mit modernen Entwicklungsmethoden wie virtuellem Prototyping und Schnelltestverfahren hat Farasis nun ein Design entwickelt, das diese Reaktion bei einer definierten Anzahl von Zellen für seine neueste Zellchemie – Generation 4 – mit nickelreichen Hochenergiezellen (NMC 811 und noch höherem Nickelgehalt) stoppen kann“, sagt Keith Kepler, CTO und Mitgründer von Farasis. „Dies wurde mit Pouch-Zellen erreicht, durch Tests an unabhängigen Instituten nachgewiesen und auf Modul- und Pack-Ebene bestätigt.“
Quelle: Info per E-Mail