Freudenberg zeigt 3D-Barrieren gegen Gefahr des „Thermal Runaway“

Freudenberg Sealing Technologies hat für Batterien sogenannte „3D Thermal Barriers“ entwickelt, um die Gefahr eines thermischen Durchgehens einzudämmen. Die Barrieren sollen als Schutzschicht fungieren und so die Ausbreitung von Wärme und Flammen in der Batterie verlangsamen bzw. verhindern.

Bei Lithium-Ionen-Batterien steigt bei höherer Energiedichte die Gefahr des „Thermal Runaway“ („thermisches Durchgehen“). Dieser Begriff beschreibt das Entzünden oder Explodieren einer Batteriezelle aufgrund eines sich selbst verstärkenden Aufheizungsprozesses. „Auslöser sind verschiedene interne oder externe Faktoren wie Überladung, zu starke Entladung, Beschädigung oder Erhitzen der Batterie“, führt Freudenberg aus. Es handele sich um ein signifikantes Sicherheitsproblem.

Beim „Thermal Runaway“ werden sowohl Flammen und heiße Gase als auch elektrisch leitende Partikel freigesetzt. Diese können benachbarte Zellen zum thermischen Durchgehen bringen („Thermal Propagation“) sowie zu Kurzschlüssen im elektrischen System führen. Dem entgegen setzen Entwickler Barrieren („Thermal Barriers“) in Form von Schutzschichten. Freudenberg stellt vor diesem Hintergrund nun neue „3D Thermal Barriers“ vor, die sich für den Einsatz an verschiedenen Positionen innerhalb der Batterie eigenen und die sich „bereits in ersten Serienproduktionen bewährt haben“, wie es in einer begleitenden Mitteilung des Dichtungsspezialisten aus Weinheim heißt.

„Ganz neu ist, dass die Thermal Barriers jetzt auch in maßgeschneiderten, flexiblen 3D-Geometrien verfügbar sind und den Einsatz an verschiedenen Positionen innerhalb der Batterie sowie die Integration weiterer Komponenten ermöglichen“, äußert Andrew Espinoza, Global Vice President Technology der Oil Seals Powertrain & Driveline Division bei Freudenberg Sealing Technologies.

In einer Vielzahl von Groß- und Kleinserienfertigungsverfahren lassen sich laut dem Unternehmen mittels Spritzguss und Extrusion kundenspezifische, dreidimensionale Geometrien etwa für Profildichtungen, Modulabtrennungen und Abdeckungen beispielsweise für Busbars, Kühlleitungen oder elektronische Komponenten herstellen. Ein weiterer Vorteil: „Die gefertigten komplexen 3D-Geometrien sind leicht und wirken sich deshalb nur minimal auf das Gesamtgewicht der Batterie aus“, so Freudenberg.

Werkstoffexperten von Freudenberg Sealing Technologies haben für die Anwendungen eigens hitzebeständige, elektrisch und thermisch isolierende Materialien entwickelt. In eigenen Tests habe man nachgewiesen, dass diese Temperaturen bis 1.200 °C sicher standhalten, so Espinoza. Und: „Die Produkte erfüllen höchste Qualitätsstandards, sind nach UL 94 V-0 zertifiziert und bereits erfolgreich in ersten Serienproduktionen der Automobilindustrie im Einsatz.“

Freudenberg Sealing Technologies befasst sich schon länger damit, Schwachpunkte von Lithium-Ionen-Batterien auszumerzen. 2021 stellte das Unternehmen beispielsweise eine neue Generation seiner DIAvent-Ventile vor. 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. Ebenfalls 2021 erweiterte Freudenberg seine Testkapazitäten für Lithium-Ionen-Batterien, um herauszufinden, welche Werkstoffe bei dauerhafter Einwirkung von aggressiven elektrolytischen Lösungen am widerstandsfähigsten sind.
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