Die Materialien, aus denen Elektrofahrzeug Batteriegehäuse hergestellt werden, Play eine Schlüsselrolle für die Sicherheit der Passagiere. Um sich auf die Sicherheit und Leistung von Elektrofahrzeugen zu konzentrieren, müssen Ingenieure ein Material verwenden, das die Thermisch Stabilität von Batterien verbessert, Thermisch Durchgehen verhindert und das Brand- oder Explosionsrisiko mindert. Bei Envalior haben wir einen neuen Verbundwerkstoff unter unserer Marke Tepex® getestet, der sich ideal für Komponenten in einer ELEKTROFAHRZEUG Batterie eignet. Der Verbundwerkstoff mit sehr geringen Prüfkörperdicken hat die standardmäßigen thermischen Runaway-Tests für Batteriegehäuse von Elektrofahrzeugen bestanden.
Da Elektrofahrzeuge (EVs) eine immer wichtigere Rolle in der motorisierten Transport Play, ist die Batteriesicherheit von größter Bedeutung. Elektrofahrzeuge haben an Dynamik gewonnen – im vergangenen Jahr stiegen die weltweiten Verkäufe von Elektrofahrzeugen um 31 % auf 13,6 Millionen Einheiten, so das Marktforschungsunternehmen Rho Motion. Vollelektrische Fahrzeuge, sogenannte batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs), machten davon 9,5 Millionen Einheiten aus.
Als Ingenieur wissen Sie, dass die Materialien, die zur Herstellung ELEKTROFAHRZEUG Batteriegehäuse verwendet werden, eine Schlüsselrolle bei der Eindämmung möglicher Brände spielen Play. Um sicherzustellen, dass Elektrofahrzeuge sicher sind und ihre Leistung erhalten, müssen Sie eine Material verwenden, die die Thermisch Stabilität von Batterien verbessert, Thermisch Durchgehen verhindert und das Risiko von Bränden oder Explosionen mindert.
Wie Sie wissen, muss alles getan werden, damit das Feuer nicht auf das gesamte Fahrzeug übergreift und die Insassen gefährdet. Um sicherzustellen, dass das Material, das Sie für Batteriegehäuse verwenden, extremen Belastungen standhält, denen das Batteriegehäuse bei Ausbruch eines Brandes ausgesetzt ist, muss ein thermischer Runaway-Test durchgeführt werden. Und genau das haben wir für Sie getan.
Wir haben einen neuen Verbundwerkstoff unter unserer Marke Tepex® getestet, der sich ideal für Komponenten in der Batterie eines Elektrofahrzeugs eignet. Der Verbundwerkstoff mit sehr geringen Prüfkörperdicken hat die standardmäßigen thermischen Runaway-Tests für Batteriegehäuse von Elektrofahrzeugen bestanden. Der Verbundwerkstoff hat eine hohe Widerstand gegen die extremen Bedingungen eines Batteriezellenbrandes, was auf die nicht brennbaren langen und kontinuierlichen Fasern zurückzuführen ist, die das Material in einer mehrschichtigen Struktur verstärken. Das strukturelle Material ist in der Lage, den extremen Drücken und Temperaturen von über 1000 °C standzuhalten, insbesondere dem groben Beschuss durch abrasive heiße Partikel, die beim thermischen Durchgehen von Batteriezellen auftreten.
Die dafür vorgesehenen Standardtests – wie den thermischen Runaway-Test (BETR) nach UL 2596 – kann der Verbund mit Prüflingsdicken von nur zwei Millimetern oder weniger bestehen. Selbst bei Wandstärken von nur zwei Millimetern erfüllt der Material problemlos die Anforderungen des Batterie- Spannung Partikelbeschusstests, wie er von der svt Holding GmbH, einem führenden Unternehmen in verschiedenen Bereichen, unter anderem im industriellen Brandschutz Anwendungen, durchgeführt wird.
Bei Partikelbeschuss brannte der Tepex® -Prüfling nicht durch, weder wenn die Temperaturen am Ende des Tests bis zu 1400 °C betrug, noch für weitere 20 Sekunden danach. Dies geschah ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen im Material und ohne stützende Bleche.
Auch bei geringen Wandstärken und damit geringem Gewicht ist ein hohes Maß an Sicherheit gewährleistet. Der Verbundwerkstoff wirkt auch als wirksame Barriere gegen externe Brandquellen. Im Feuerschalentest, der auf der UN-Regel 180, 6.2.4 basiert und hochrealistische Batteriebrandszenarien in Unfallsituationen simuliert, verursachte die Verbrennung von Kraftstoff keine Löcher im Material. Die Fasern entzündeten sich nicht.
Ein weiterer Vorteil des neuen Material Verbundwerkstoff ist, dass er deutlich leichter ist als Stahl oder Aluminium. Die Dichte einer ausschließlich glasfaserverstärkten Material ist rund 70 Prozent geringer als die von Stahl. Und wenn die Kernschicht des Verbundwerkstoffs mit Kohlenstofffasern verstärkt ist, ist der Unterschied in der Dichte größer. Im Vergleich zu Aluminium kann unser Verbundwerkstoff deutlich mehr als ein Drittel leichter sein.
Der Verbundwerkstoff besteht aus mehreren Schichten von Lang- und/oder Endlosfasern. Je nach Anforderung kann jede Schicht mit speziellen Fasertextilien verstärkt werden. Der Gesamtfaseranteil im Verbundwerkstoff beträgt mehr als 50 Gewichtsprozent. Als Matrixmaterialien können Polyamide oder andere technische Kunststoffe verwendet werden. So können Sie verlangen, dass der Verbundwerkstoff speziell an Ihre Anforderungen angepasst wird.
Der Verbundwerkstoff ist in einer Variante mit recycelten Carbonfasern erhältlich, so dass der Anteil an recyceltem Material im gesamten Verbundwerkstoff bei rund 36 Gewichtsprozent liegt. Dieser Verbundwerkstoff eignet sich besonders gut für Gehäuse, die sehr hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Kohlefasern machen es zum Material der Wahl, wenn das Gehäuse elektromagnetisch abgeschirmt werden muss. Alle Fasern werden mit Matrix Kunststoff imprägniert, wodurch eine geschlossene Kunststoff Oberfläche entsteht. Dies gewährleistet hervorragende elektrische Eigenschaften wie hohe dielektrische Festigkeit und Widerstand auf der Oberfläche. Es bietet auch eine hervorragende Tracking-Widerstand (CTI A > 400 V, Comparative Tracking Index).
Die auf Polyamid basierenden Verbundwerkstoffe sind zudem beständig gegen Kühlung in das Eintauchen. Oft werden ganze Batteriegehäuse zur direkten Kühlung in diese elektrisch nicht leitenden und schwer entflammbaren Flüssigkeiten getaucht. Dies geschieht, um die erhebliche Wärmemenge abzuleiten, die beim Schnellladen der Batterien entsteht. Die Langzeitlagerung in dielektrischen Standard-Immersions- Kühlung Flüssigkeiten zeigte, dass das Komposit auch nach 1.500 Stunden keine Veränderungen an seinem Mechanisch Eigenschaften erfährt oder zu quellen beginnt und auch keine Substanzen an die Kühlung Flüssigkeit abgibt.
Als Thermoplast Material lässt sich der neue Verbundwerkstoff – wie alle anderen Produkte im Tepex® Organoblech-Sortiment – problemlos recyceln, so dass Produktionsabfälle zerkleinert und anschließend als Qualität gesicherte Recycling-Compounds für Spritzguss wiederverwendet werden können. Auch Bauteile können auf diese Weise recycelt werden. Darüber hinaus können Verbundwerkstoffe und Komponenten auch mittels Solvolyse und Depolymerisation recycelt werden.
Leiter Global Product Management und Marketing Tepex
Nach Stationen in verschiedenen Unternehmen im Bereich Thermoplaste Verarbeitung wechselte Dirk Bonefeld 2011 als Leiter Forschung und Entwicklung zur Bond-Laminates GmbH, heute ein Unternehmen von Envalior. Von 2017 bis 2021 war er Head of Marketing and Sales für Consumer Elektronik und Sports und wurde 2021 Head of Global Product Management and Marketing für Tepex. Dirk hat einen Doktortitel in Mechanischem Engineering und Polymer Technology.
15 March 2024
