EV‑Zellperformance und Batteriepack‑Design mit multifunktionalen Materialien optimieren
Der renommierte Batterieforscher Dr. John Goodenough erklärte einmal: „Kosten, Sicherheit, Energiedichte, Lade- und Entladeraten sowie Lebensdauer sind entscheidend, damit batteriebetriebene Autos breiter akzeptiert werden.“
Heute sind Innovationen für Hersteller und Ingenieure von Elektrofahrzeugen wichtiger denn je. Lösungen, die mechanische Dämpfung, Wärmemanagement oder Isolierung bieten können, haben oberste Priorität, insbesondere wenn es darum geht, die Sicherheit, Langlebigkeit und Leistung eines Batteriepacks auszubalancieren.
Es besteht kein Zweifel, dass robuste Batteriepacks unerlässlich sind. Die intensive Nutzung, die Anforderungen an hohe Reichweiten und der kontinuierliche Bedarf an Schutz vor Temperatur, Rauch, Feuer und Wasser stellen auf Zell-, Modul- und Paketebene große Herausforderungen dar. Darüber hinaus sind mechanische Dämpfungs- und Schutzlösungen gegen thermisches Durchgehen von entscheidender Bedeutung, wenn wir über die Elektrifizierung von Personenkraftwagen hinaus zur Elektrifizierung von mittel- und schwerlastigen Transportmitteln übergehen.
In einem F&A-Interview mit Dr. Fei Wang, Global R&D Manager, EV Platform bei Saint-Gobain® Tape Solutions, werden wir einige multifunktionale Materiallösungen untersuchen, die darauf abzielen, die einzigartigen Herausforderungen der Batterieindustrie zu bewältigen. Wir konzentrieren uns auf einige aktuelle Entwicklungen zur Verlängerung der Batterielebensdauer durch mechanische Dämpfung und untersuchen auch Fortschritte bei der Eindämmung des thermischen Durchgehens.
Bonus: Tauchen Sie ein in spezifische Fallstudien, die die Haltbarkeit von Zell-zu-Zell-Kompressionsschaum sowie die Bedeutung von Modellierungstechnologien zur Unterstützung der Kundenanforderungen veranschaulichen, in unserem kostenlosen, On-Demand-Webinar mit Dr. Fei Wang.
„Unsere Priorität ist es, den Erfolg unserer Kunden mit robusten und langlebigen Lösungen, umfassenden Tests, Simulationen, realen Validierungsmöglichkeiten, Anpassungen und gemeinsamer Entwicklung zu unterstützen.“
—Dr. Fei Wang, Globaler F&E-Manager, EV-Plattform
Bevor wir beginnen, könnten Sie ein wenig über sich erzählen und mehr darüber, wie Saint-Gobain Tape Solutions Kunden bei der Entwicklung von Materialien für Batteriepack-Anwendungen unterstützen kann?
Natürlich. Ich bin seit 2010 bei der Saint-Gobain-Gruppe. Meine Expertise liegt in der Entwicklung von Produkten, die helfen können, Zellquellung zu bewältigen und die thermische Ausbreitung zu reduzieren.
Tape Solutions ist eine Geschäftseinheit innerhalb von Saint-Gobain. Dadurch haben wir eine starke globale Präsenz. Mit acht F&E-Zentren in Amerika, Europa und Asien sind wir in der Lage, lokalen Kunden schnelle und flexible Unterstützung zu bieten. Im Laufe der Jahre haben unsere Teams bei Tape Solutions die Expertise hinter unseren Lösungen für Verbindung, Schutz und Isolierung genutzt, um zahlreiche Materialien für Batteriepack-Anwendungen zu entwickeln. Diese Materialien unterstützen Batteriepacks auf Zellebene mit mechanischer Polsterung und Schutz vor thermischem Durchgehen sowie auf Packebene mit thermischen Schnittstellenmaterialien, Dichtungen und mechanischen Haltepads.
Bei Tape Solutions ist es unser Ziel, den Erfolg unserer Kunden mit einer breiten Palette robuster und langlebiger Lösungen, umfassenden Test-, Simulations- und Validierungsmöglichkeiten sowie der Fähigkeit zur Anpassung und gemeinsamen Entwicklung von Materialien für verschiedene Batterietypen und industrielle Automatisierungsprozesse zu unterstützen.
Könnten Sie einige Einblicke in die Bedeutung von Padunterstützung für Batterien während der Lade- und Entladezyklen geben?
Ohne Zweifel ist ein optimaler Kompressionsgrad entscheidend für die Lebensdauer einer Batterie. Während der Lade- und Entladezyklen verändert eine Batterie ihre Dimensionen. Dies umfasst das reversible „Atmen“ (dimensionale Veränderung) der Zelle sowie das allmähliche Anschwellen, das im Laufe der Lebensdauer der Batterie auftritt.
Forschungen haben gezeigt, dass optimale Kompressionsniveaus entscheidend für die Erhaltung der Kapazität eines Pouch-Zellen-Systems sind, und diese Regel gilt auch für das prismatische Zellen-System, wenn auch bei einem anderen Druckniveau als bei Pouch-Zellen. Die Art der erforderlichen mechanischen Managementlösung hängt von der Chemie der Kathode, Anode oder des Elektrolyts sowie vom Gehäusematerial und Design ab.
Bei Tape Solutions verfügen wir über Polyurethan- und Silikontechnologie, die es uns ermöglicht, unsere Kompressionskurve an die spezifischen Anforderungen von Batterien anzupassen. Die anpassbaren Kompressionskurven dieser Pads, zusammen mit unseren robusten Simulationsmöglichkeiten, gewährleisten, dass wir spezifische Kundenanforderungen und die Bedürfnisse verschiedener Batteriekonfigurationen unterstützen können.
Produkte wie Norseal® PF27-250 haben bemerkenswerte Stabilität gezeigt und konsistente Kompressionskurven über 3000 Zyklen hinweg beibehalten, als sie einer Bewertung der Zell-zu-Zell-Kompressionsschaumstoffe mit einer Ermüdungsmaschine unter verschiedenen extremen Temperaturbedingungen unterzogen wurden.
Welche weiteren Werkzeuge hat das Tape Solutions-Team, um Kunden bei der Auswahl geeigneter Kompressionspads für ihre spezifischen Designanforderungen zu unterstützen?
Wir haben ein digitales Tool entwickelt, das Modellierungen bereitstellen kann, um die Designanforderungen der Kunden zu unterstützen. Diese Modellierungssoftware ermöglicht es uns, über die standardmäßigen Testmethoden hinauszugehen, um potenzielle Probleme und Herausforderungen zu testen und vorherzusehen, die sonst möglicherweise nicht berücksichtigt werden. Wir können eine Vielzahl von Daten eingeben, um die Fähigkeiten in verschiedenen Anwendungen besser zu erkunden.
Ich gehe in einer Fallstudie, wie wir zwischen zwei Schaumstoffen wählen konnten, um eine spezielle Anforderung eines Kunden zu erfüllen, näher auf dieses Thema ein. Diese Fallstudie ist im vorab aufgezeichneten Webinar enthalten.
Könnten Sie einige aktuelle Entwicklungen im Bereich des Schutzes vor der Ausbreitung von thermischem Durchgehen teilen?
Im Bereich des Schutzes vor der Ausbreitung von thermischem Durchgehen entwickeln wir Materialien, die sowohl eine hervorragende mechanische Haltbarkeit als auch eine effektive Wärmeisolierung kombinieren können. Unsere Teams haben ein neues Schaumstoffmaterial entwickelt, das eine deutlich niedrigere Wärmeleitfähigkeit und eine wesentlich höhere strukturelle Integrität bei Temperaturen des thermischen Durchgehens aufweist. Unsere Norseal TRP-Serie hat während eines Tests zum thermischen Durchgehen die Ausbreitung thermischer Ereignisse auf benachbarte Zellen effektiv verhindert. Die Eigenschaften des TRP-Produkts ermöglichen es, die Eigenschaften eines kompressiblen Pads mit dem Schutz vor der Ausbreitung von thermischem Durchgehen in einem Produkt zu vereinen.
Sie können mehr darüber erfahren, wie unser neuester Schaumstoff erfolgreich die Ausbreitung zwischen Zelle eins und Zelle zwei in einem Test mit einem Vier-Zellen-Stapel verhindern konnte, indem Sie sich das vorab aufgezeichnete Webinar ansehen.
Während wir die aufregenden Fortschritte in der Technologie von Elektrofahrzeugen vorantreiben, dürfen wir die entscheidende Bedeutung multifunktionaler Materialien nicht außer Acht lassen. Mit umfassenden Tests und innovativen Methoden widmen sich unsere Teams der Verbesserung der Batterieleistung, der Lebensdauer und vor allem der Sicherheit. Unsere umfangreiche Forschung spiegelt unser Engagement wider, robuste Lösungen bereitzustellen, die speziell auf die einzigartigen Herausforderungen der Batterieindustrie zugeschnitten sind. Für weitere Informationen über unsere Fähigkeiten oder um Ihre spezifischen Anforderungen zu besprechen, kontaktieren Sie unsere engagierten globalen Teams noch heute.