Abdichtung von Akkupacks und -modulen
Batteriemodule sind in Automobilanwendungen wie Elektrofahrzeugen unverzichtbar. Elektrofahrzeuge entwickeln sich rasant weiter und werden zu einem festen Bestandteil unseres Alltags. Ob es sich um den mit Strom betriebenen Stadtbus handelt, den Lkw, der Ihre Waren geräuschlos ausliefert, oder das Fahrrad oder den Roller Ihres Nachbarn, der fast so schnell wie ein Auto fährt: Batterien sind überall, oft ohne dass wir es überhaupt bemerken.Aber was genau ist ein Akku ?
Ein Batteriepack ist dafür ausgelegt, Energie zu speichern und sie später als Stromquelle wieder abzugeben. Es ist das zentrale Element, das die Elektrifizierung in zahlreichen Branchen ermöglicht – von der Mobilität bis zur Speicherung erneuerbarer Energien.
Ein Batteriepack besteht aus Modulen, die wiederum aus mehreren Zellen zusammengesetzt sind: zylindrische, prismatische oder Pouch-Zellen. Diese Zellen werden zu einem Batteriemodul kombiniert. Mehrere Module werden anschließend zusammen mit einem Gehäuse (Case), elektronischen Managementsystemen (BMS) und thermischen Komponenten in ein Batteriepack integriert.
Um Gewicht, Haltbarkeit und Leistung zu optimieren, setzen moderne Batteriepacks zunehmend auf Klebeverbindungen anstelle herkömmlicher Befestigungsmethoden wie Schrauben oder Bolzen. Dieser Ansatz reduziert das Gewicht, verteilt mechanische Belastungen gleichmäßiger und minimiert Vibrationen im gesamten System.
Klebstoffe und Harze sind daher entscheidende Materialien innerhalb eines Batteriepacks. Neben ihrer Verwendung innerhalb der Zellen selbst (zum Beispiel zur Abdichtung des Elektrolyten) erfüllen sie auf Pack-Ebene mehrere wichtige Funktionen.
1. Battey case sealing
Das Gehäuse des Akkupacks spielt eine entscheidende Rolle für die Sicherheit und Langlebigkeit des gesamten Systems. Es muss während seiner gesamten Lebensdauer absolut dicht bleiben, auch wenn es anspruchsvollen Umgebungs- und Betriebsbedingungen ausgesetzt ist. Nur wenn es absolut dicht ist, kann es unter realen Bedingungen sicher betrieben werden. Klebstoffe und Dichtstoffe dienen dazu, eine zuverlässige Barriere gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit, Staub und Chemikalien zu bilden. In der Automobilindustrie muss das Dichtungssystem dem Eindringen von Wasser, Temperaturschwankungen und ständigen Vibrationen standhalten.
Dies gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit und Sicherheit, selbst unter rauen Umgebungsbedingungen (Regen, Straßenverhältnisse, Temperaturschwankungen).
2. TIM : Wärmeleitmaterial
Das Wärmemanagement ist einer der wichtigsten Aspekte bei der Konstruktion von Akkupacks. Lithium-Ionen-Zellen erzeugen im Betrieb Wärme, und zu hohe Temperaturen oder eine ungleichmäßige Wärmeverteilung können sich negativ auf Leistung, Lebensdauer und Sicherheit auswirken. Wärmeleitmaterialien (TIMs) werden zwischen Batteriemodulen, Kühlplatten und dem Gehäuse eingesetzt, um die Wärmeübertragung zu optimieren. Ihre Hauptfunktion besteht darin, mikroskopisch kleine Luftspalten zwischen den Oberflächen zu füllen und die isolierende Luft durch ein wärmeleitendes Material zu ersetzen.
Durch die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Temperatur im gesamten Batteriepack tragen TIMs dazu bei, Hotspots zu verhindern, die Energieeffizienz zu verbessern und das Risiko eines thermischen Durchgehens zu verringern. Daher sind sie sowohl für die Leistungsoptimierung als auch für die Systemsicherheit unverzichtbar.
3. Verguss und Verkapselung
Elektronische Komponenten in einem Akkupack, wie beispielsweise das Batteriemanagementsystem (BMS), benötigen einen robusten Schutz, um einen zuverlässigen Betrieb über einen langen Zeitraum zu gewährleisten. Diese Komponenten reagieren besonders empfindlich auf Umwelteinflüsse, elektrische Belastungen und mechanische Vibrationen.
Beim Vergießen und Verkapseln werden elektronische Baugruppen mit Schutzharzen ummantelt oder eingebettet. Dieser Prozess sorgt für elektrische Isolierung, verhindert Kurzschlüsse und gewährleistet einen sicheren Betrieb in Hochspannungsumgebungen. Außerdem schützt er die Komponenten vor Feuchtigkeit, Staub und chemischen Einflüssen. Darüber hinaus helfen Vergussmaterialien dabei, mechanische Belastungen durch Stöße und Vibrationen zu absorbieren, die in Automobil- und Industrieanwendungen häufig auftreten.
Insgesamt verbessern Verguss und Verkapselung die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Batterieelektronik erheblich, verringern das Ausfallrisiko und verlängern die Lebensdauer des Systems.
- Frei von Zinn und Siloxanen
- Überstreichbares Dichtungsmittel
- Hitze- und Kältebeständigkeit
- Beständigkeit gegen ATF und Öle
- Wärmeleitend (2,0 W/m·K)
- TIM: Wärmeleitpaste
- Befestigung von auf Substraten montierten Bauteilen
- Starke Haftung auf einer Vielzahl von Materialien
- Nach der Aushärtung entsteht ein gummiartiges, hochflexibles Material. Es weist eine deutlich höhere Festigkeit und Dehnbarkeit auf als andere elastische Klebstoffe
- Die Verarbeitungszeit (Gelierzeit) nach dem Mischen der beiden Komponenten ist relativ lang, wodurch ausreichend Zeit für die Anwendung bleibt
- Die Aushärtungszeit kann durch Erwärmen nach dem Verkleben verkürzt werden, sodass die Aushärtungsgeschwindigkeit je nach Situation gesteuert werden kann
