Der Batteriezellenmarkt durchläuft eine Phase von Innovation und Wachstum, angetrieben durch den Elektrofahrzeug-Markt, der nach immer höheren Energiedichten, längeren Lebenszeiten und schnelleren Lademöglichkeiten verlangt. Festkörperbatterien besitzen beträchtliche Vorteile, die höhere Sicherheit und Energiedichte versprechen, und die Integration von Silikonanoden und Lithiummetallanoden verbessert die Batterieleistung. Ausserdem gibt es einen starken Trend in Richtung nachhaltige und recycelbare Batteriematerialien, um die Auswirkungen auf die Umwelt und die Abhängigkeit von Rohstoffen mit volatilen Lieferketten zu minimieren.
Im Mobilitätssektor verändert sich dieser Bereich extrem schnell, weil rasante technische Fortschritte in Kombination mit steigenden Ausgaben sowohl im privaten wie auch im öffentlichen Sektor die Innovationszyklen beschleunigen. Unternehmen stehen unter ständigem Druck, die Energieeffizienz zu verbessern, Kosten zu reduzieren und strenge gesetzliche Regelungen einzuhalten – zum Beispiel UL94V0 mit der höchsten Stufe an Schwerentflammbarkeit – wie auch PFAS-freie Lösungen, die durch REACH geregelt werden. Die Schnelllebigkeit des Markts wird zudem vom weltweiten Wettrennen um die Vorherrschaft auf dem Markt für Elektroautos angetrieben. Dabei konkurrieren die führenden Hersteller intensiv darum, die fortschrittlichsten und kosteneffektivsten Batterielösungen zu liefern.
Die beste Option auswählen
Wenn es um die Batterien selbst geht, stehen Lithiumionenbatterien in verschiedenen Formfaktoren zur Verfügung – von zylindrischen Versionen bis hin zu prismenförmigen Optionen. Das Verfahren zur Abdichtung dieser Batteriezellen ist entscheidend, weil es sich direkt auf die Sicherheit, Leistung und Langlebigkeit der Batterie auswirkt. Eine Dichtung verhindert das Auslaufen von Elektrolyten, das Eindringen von Feuchtigkeit und die Einwirkung von externen Verunreinigungen, die alle zu katastrophalen Fehlern führen können, einschliesslich Brand oder Explosionen.
Die Dichtung beeinflusst auch die mechanische Stabilität und das Wärmemanagement der Batterie. Das ist wesentlich für eine optimale Leistung unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Deswegen ist die Auswahl des geeigneten Dichtungsverfahrens extrem wichtig, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Batteriezellen zu gewährleisten.
Es stehen verschiedene Montage- und Dichtungsverfahren zur Auswahl. Dazu gehören Verschraubung, Laserschweissen und Hitzeversiegelung, die jeweils unterschiedliche Vorteile in Bezug auf die mechanische Belastbarkeit, Dichtungsintegrität und Produzierbarkeit bieten. Laserschweissen bietet zum Beispiel eine hoch belastbare hermetische Abdichtung, während Hitzeversiegelung oft wegen ihrer Flexibilität und Kosteneffektivität bei Pouch-Zellen eingesetzt wird. Die Auswahl der Dichtungsverfahren hängt von den spezifischen Anforderungen der Batterieanwendung und dem angestrebten Verhältnis zwischen Leistung, Kosten und Komplexität der Herstellung ab.
Vorteile durch Materialkenntnisse und fortschrittliche Fähigkeiten
Bei Dätwyler haben wir fortschrittliche Dichtungslösungen entwickelt, die für die strengen Anforderungen des Batteriemarkts für Elektrofahrzeuge massgeschneidert sind. Aufgrund unserer Materialexpertise und unseren Erfahrungen in der Präzisionsfertigung können wir eine Bandbreite an innovativen Dichtungsmaterialien und -designs anbieten, die die Batteriesicherheit und -leistung steigern. Zu unseren Lösungen gehören Hochleistungselastomere, die überlegene Beständigkeit gegenüber Chemikalien, extremen Temperaturen und mechanischer Belastung bieten. Das gewährleistet robuste und zuverlässige Dichtungen für vielfältige Batteriekonfigurationen.
Wir haben verschiedene Komponenten untersucht und gründlich auf ihre Eignung für den Kontakt mit korrosiven Elektrolyten getestet. Wir haben auch untersucht, ob mögliche auslaugbare Stoffe aus dem Material die Elektrochemie der Zelle beeinflussen könnten. Unser tiefgreifendes Verständnis der Materialeigenschaften und unsere umfassende Erfahrung im Automobilsektor erlauben uns dabei, individuelle Dichtungslösungen anzubieten, die die spezifischen Kundenbedürfnisse erfüllen.
Wir bieten ein umfassendes Portfolio an Dichtungsmaterialien an. Dazu gehören Hochleistungselastomere wie FKM und EPDM, die jeweils für verschiedene Betriebsbedingungen optimiert werden. Darüber hinaus gewährleisten unsere fortschrittlichen Fertigungskapazitäten hohe Präzision und Konsistenz, was das Risiko von Dichtungsfehlern verringert und die Zuverlässigkeit der Batterien insgesamt erhöht.
Aktuell sind die beliebtesten Dichtungen für Zellen FKM (Fluoroelastomere) und bestimmte Thermoplasten. Sie besitzen spezifische Vorteile wie hohe Hitzebeständigkeit und chemische Stabilität. Viele Kunden versuchen jedoch, FKM und Thermoplasten durch EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) zu ersetzen, um Kosten zu sparen und die PFAS-Vorschriften einzuhalten.
Während FKM für seine hervorragende chemische Beständigkeit und thermische Stabilität bekannt ist, was es zu einer beliebten Wahl bei Batteriedichtungen macht, bieten die von den Experten von Dätwyler entwickelten EPDM-Lösungen eine kosteneffektive Alternative mit guter Beständigkeit gegenüber Witterung, Ozon und einem grossen Temperaturbereich. EPDM ist generell günstiger und liefert bei vielen Anwendungen eine hinreichende Leistung. Auch wenn es nicht mit der hohen Hitzebeständigkeit von FKM mithalten kann, ist EPDM sogar besser, wenn es um Beständigkeit beim Kontakt mit Elektrolyten geht.
Leistungsstarke Dichtungsmaterialien wie FKM und EPDM tragen zur Verhinderung von Undichtigkeit und Kontaminierungen bei, die zu Batterieversagen oder Sicherheitsrisiken führen können. Die Abstimmung von Leistung und Kosten mit der geeigneten Materialwahl gewährleistet einen Wettbewerbsvorteil und Kundenzufriedenheit.
Auf Kurs bleiben und der Zeit voraus sein
Die Zukunft der Batteriezellendichtungen wird von weiteren Fortschritten in der Materialwissenschat und den Dichtungstechniken geprägt sein. Die Innovationen konzentrieren sich auf die Verbesserung der Leistungscharakteristiken der Dichtungen, um die sich weiter entwickelnde Nachfrage nach Batterien mit höherer Energiedichte und schnelleren Ladesystemen zu befriedigen. Nachhaltige Materialien und Herstellungsverfahren werden an Bedeutung zunehmen, vorangetrieben durch Umweltregelungen und Kundenpräferenzen. Zudem können smarte und adaptive Dichtungen, die auf Betriebsbedingungen in Echtzeit reagieren, ein Bestandteil des Batteriedesigns der nächsten Generation werden.
Wir bei Dätwyler entwickeln unsere eigenen Fähigkeiten und unser Fachwissen ständig weiter, um sicherzustellen, dass unsere Kunden der Zeit immer einen Schritt voraus sind und ihren Kunden die sichersten und hochwertigsten Lösungen anbieten können.
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