Power of innovation for battery systems

Alle Bereiche der Automobilbranche, vom Kleinwagen bis zum grossen LKW, sind von einem grundlegenden Wandel betroffen. Um für den wichtigen Übergang von fossilen Kraftstoffen zur Elektromobilität gerüstet zu sein, gilt es, sämtliche Elemente des Antriebssystems neu zu entwerfen und zu entwickeln.

In diesem Zusammenhang spielt der Bereich Batterieentwicklung eine entscheidende Rolle für die erfolgreiche Bewältigung dieses Übergangs. Leistung, Kapazität, Ladezeit, Grösse, Gewicht und Sicherheit sind massgebliche Aspekte, wenn es um die Gesamtperformance eines elektrischen Fahrzeugs geht. Es überrascht demnach wenig, wenn Unternehmen ihren Fokus gerade auf diese Anwendung richten.

Dätwyler weiss, als einer der weltweit führenden Anbieter von Elastomerdichtungen, um die Schlüsselrolle dieser Komponenten in Batteriesystemen, zumal Dichtungen hinsichtlich Leistung, Lebensdauer und Sicherheit der Batterie ausschlaggebend sein können. Unser weltweites Expertenteam arbeitet kontinuierlich an der Entwicklung innovativer Lösungen für die Herausforderungen der neuen Generation von Lithium-Ionen-Batterien. Nachfolgend ein paar Beispiele:

Wärmeleitmaterialien (TIM, Thermal Interface Materials)

Eine der Kernherausforderungen beim Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien in Fahrzeugen stellt das Wärmemanagement dar. Dieser Batterietyp ist für die Hersteller aufgrund seiner relativ hohen Leistung und Energiedichte höchst attraktiv. Allerdings bringen diese Batterien auch Nachteile mit sich. Beispielsweise können sie thermisch durchgehen und einzelne Bestandteile, wie die Elektrolyte, können bei höheren Temperaturen Schäden davontragen. Im Interesse der Sicherheit und langfristigen Leistungsfähigkeit müssen die Batterien unbedingt in einem bestimmten Temperaturbereich gehalten werden, wobei Wärmeleitmaterialien zur Sicherstellung dieser Anforderung beitragen können.

Wärmeleitmaterialien bestehen aus einem Elastomer mit hoher Wärmeleitfähigkeit und sind aufgrund ihres geringen thermischen Übergangswiderstands speziell auf wirksame Wärmeableitung von Lithium-Ionen-Batterien ausgelegt. Diese einzigartigen Materialien werden in Form konventioneller Gummipads zwischen Batteriezelle und Kühlsystem eingesetzt. Sie können sich auf praktisch alle Aspekte der Batterieleistung auswirken. Das Spektrum reicht dabei vom schnellen Laden und Entladen bis hin zur Beherrschung der Batterietemperatur und zum Verhindern des thermischen Durchgehens.

Derzeit besteht erhebliches Interesse an Wärmeleitmaterialien, denn Batterie- und Fahrzeughersteller versuchen die Leistung und Sicherheit ihrer Batteriesysteme unter Zuhilfenahme neuester Technologien weiter zu steigern. Wärmeleitmaterialien punkten mit geringem Gewicht und können in verschiedenen Grössen und Stärken für das effiziente thermische Management der Batterien eingesetzt werden.

Erfahren Sie mehr über Wärmeleitmaterialien

Eigenschaften

Dünne Schicht und geringe Materialdichte unterstützen den Aspekt des Leichtbaus
Hohe Wärmeleitfähigkeit
Elektrische Isolierung
Dämpfende Eigenschaften zur Absorption von Vibrationen und zum Schutz des Batteriezellen-Moduls-Packs

Funktion

Unterstützt die Wärmeübertragung von Batteriezellen an die Kühlsysteme zur:

Aufrechterhaltung der optimalen Betriebstemperatur für eine lange Lebensdauer der Batterie
Verhinderung eines thermischen Durchgehens

Abschirmung elektromagnetischer Interferenzen (EMI)

Elektromagnetische Interferenzen sind eine weitere Herausforderung bei der Entwicklung batterieelektrischer Fahrzeuge. Das Batteriesystem, der Elektromotor und das Ladesystem in Elektrofahrzeugen können starke elektromagnetische Interferenzen aussenden, welche Störungen der Fahrzeugelektronik auslösen. Gleichzeitig werden in Fahrzeugen insbesondere im Bereich Fahrerassistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) immer mehr elektronische Komponenten und Sensoren verbaut, die unbedingt vor elektromagnetischen Interferenzen geschützt werden müssen. Als mögliche Lösung bieten sich hier ETEMI, elektrisch leitfähige Materialien oder Materialien, die elektromagnetische Interferenzen (EMI) abschirmen an.

Diese einzigartigen Materialien, welche im Moment bei Dätwyler in der Entwicklungsphase sind, sollen eine wirksame EMI-Abschirmung bieten und elektromagnetische Wellen blockieren, um die empfindlichen elektronischen Systemen in Elektrofahrzeugen zu schützen.

Lösungen für die Herausforderungen der Zukunft

Wärmemanagement und EMI-Schutz sind nur zwei der zu lösenden Aufgaben bei der Entwicklung von Elastomermaterialien und -lösungen für die nächste Batteriegeneration. Parallel zur sich ständig ändernden Chemie des Batteriesystems sind stets auch entsprechende Änderungen bezüglich der Chemikalienbeständigkeit der Elastomere zu vollziehen und Materialien kontinuierlich anzupassen. Angesichts der enormen Bedeutung von Batteriesystemen arbeitet Dätwyler mit höchster Priorität und Hand in Hand mit den Marktanforderungen an der Entwicklung neuer Materialien und Komponenten.

Eine unserer wichtigsten Entwicklungen ist die Batteriepack-Dichtung, die wir aus fortschrittlichsten Elastomermaterialien mit oder ohne dünnen Metallplättchen aufbauen. Die zuverlässigen Dichtungslösungen bieten genaue Abmessungen für eine präzise und schnelle Montage. Diese Art von Dichtung ermöglicht darüber hinaus auch das einfache Öffnen des Batteriepacks, so dass sich Recycling, integrierte Nachhaltigkeit und einfache Transportierbarkeit optimal verbinden lassen.

Mit Blick auf die Zukunft arbeiten wir auf ganz unterschiedlichen Ebenen des Batteriesystems an einer ganzen Reihe von Lösungen. Ein aktueller Trend zur Temperaturregulierung bei immer leistungsfähigeren Batteriesystemen ist die Immersionskühlung. Dätwyler ist dabei, Materialien und Dichtungen zu entwickeln, die für die neue Kühlmittel-Chemie optimiert sind.

Batterieüberwachungslösungen stellen ein weiteres interessantes Entwicklungsgebiet dar. Die zahlreichen Veränderungen an den Batteriesystemen und immer strengeren Sicherheitsvorschriften führen zu entsprechenden Problemstellungen in puncto Überwachung. Wir untersuchen in diesem Zusammenhang das Potenzial von Komponenten und Werkstoffen zur Bewältigung dieser Herausforderungen.

Batteriepack Dichtung
Sicherheitsventildichtung
Dichtung von elektrischen Steckverbindern
Dichtung des Kühlplattensteckverbinders
Dichtung der Batteriezellenelektrode
Kompressionskissen
Wärmeausbreitungsschutzfolie
Zellüberwachungssensor
Wärmeleitmaterialien

Die Kombination aus fundiertem Fachwissen, Werkstoffkenntnis und der strategischen Fokussierung auf enge Kooperation mit unseren Kunden im Rahmen gemeinsamer Entwicklungsprojekte ist unser Trumpf bei der Entwicklung innovativer Lösungen.

Herausforderungen und Anwendungen verstehen und mit vollem Engagement auf die ideale Lösung hinarbeiten, gestalten wir gemeinsam einen Mobilitätssektor auf Basis nachhaltiger Energie.