Die Zukunft der Energiewende beginnt mit sicheren Batteriegehäusen

Batteriespeicher spielen eine entscheidende Rolle bei der globalen Energiewende. Sie sorgen für eine stabile Stromversorgung aus erneuerbaren Energiequellen und unterstützen die Elektrifizierung in Richtung Dekarbonisierung in zahlreichen Branchen. Mit der zunehmenden Verbreitung wachsen auch die Herausforderungen in Bezug auf Sicherheit und Zuverlässigkeit.

Batterien enthalten oft reaktive Bestandteile wie Lithiummetall und brennbare Elektrolyte. Eine physische Beschädigung oder ein elektrisches Versagen kann ein potenziell katastrophales Ereignis auslösen. Kurz gesagt, thermisches Durchgehen, interne Kurzschlüsse, mechanische Schäden und Überhitzung stellen ernsthafte Risiken dar, einschließlich Feuer, Explosion und Freisetzung gefährlicher Stoffe. Um diese Risiken zu mindern, sind robuste Batteriegehäuse von entscheidender Bedeutung. Sie dienen dem physischen Schutz der Zellen, dem Wärmemanagement und der Eindämmung potenzieller Ausfälle und spielen eine zentrale Rolle für die allgemeine Sicherheit und Leistung von Energiespeichersystemen.

Arlon® 3160XT schneidet im Sicherheitstest am besten ab

Greene Tweed ist sich der kritischen Rolle von Batteriegehäusen bewusst und hat Arlon® 3160XT, das firmeneigene glasfaserverstärkte, vernetzte PEEK-Material, mit Hilfe des Torch and Grit (TaG)-Tests nach UL 2596-Standards im Vergleich zu Standard-PEEK-Material streng getestet. Dieser Test ist weithin anerkannt und wird als standardisierter Screening-Test zur Bewertung der Leistung von Batteriegehäusematerialien verwendet. Er simuliert die extremen Missbrauchs- und Versagensbedingungen, denen ein Batteriegehäuse bei einem thermischen Durchgehen ausgesetzt wäre, und ist daher für die Validierung der Sicherheit und Widerstandsfähigkeit von Batteriepacks unerlässlich.

Bei dieser Prüfung wird ein speziell entwickelter Brenner verwendet, der eine genau bemessene Wärmemenge abgeben kann, was zu einer Flammentemperatur von 1200 °C und einer Wärmeenergie von 3 kW (10.000 BTU/Std.) führt, während gleichzeitig eine vorher festgelegte Menge Splitt abgegeben wird, um Partikel aus einem Batterieausfall zu simulieren. Während des Tests wird jede Probe 15 Sekunden lang der Fackelflamme ausgesetzt, gefolgt von weiteren 5 Sekunden mit einer Kombination aus Sand und Flamme. Dieser 20-Sekunden-Zyklus wird 10 Mal wiederholt oder bis die Probe versagt. An der Bruchstelle wird die endgültige Oberflächentemperatur auf der anderen Seite der Probe aufgezeichnet, was Aufschluss über die Leistung des Materials unter extremen Bedingungen gibt.

Arlon® 3160XT schnitt in diesen Tests deutlich besser ab als Standard-PEEK und zeigte eine bessere Wärmeschutzleistung mit einer um 38 % längeren Zeit bis zum Versagen und einer um 18 % niedrigeren Oberflächentemperatur an der Bruchstelle im Vergleich zu Standard-PEEK. Diese kühlere Oberflächentemperatur bedeutet, dass weitaus weniger Wärme auf benachbarte Komponenten übertragen wird.(Eine wissenschaftliche Erklärung finden Sie im Kasten unten)

Tatsächlich wird 90 % weniger Wärme von der Rückseitenoberfläche des Testcoupons auf ein zweites Thermoelement übertragen, das in einigem Abstand versetzt ist, um eine interne Komponente innerhalb eines Gehäuses darzustellen. "Die verlängerte Zeit bis zum Versagen ist ein kritischer Indikator für die Sicherheit, während die Verringerung der Oberflächentemperatur die Strahlungswärmeübertragung auf innere Komponenten im Falle eines thermischen Durchgehens deutlich reduziert", sagte Sam Hippe, Produktentwicklungsingenieur für Thermoplaste.

Bis zum Versagen getestete Proben: Arlon® 3160XT zeigt eine kleinere Lochgröße ohne Schmelze um das Loch herum und eine geringere wärmebeeinflusste Fläche, was auf eine verbesserte thermische Leistung im Vergleich zu Standard-PEEK hinweist.

Die Wahl der richtigen Materialien für Batteriegehäuse ist entscheidend, um Sicherheit, Haltbarkeit und Leistung zu gewährleisten. Die Materialien müssen ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Feuerbeständigkeit, elektrischer Isolierung und Gewicht finden, um die Zellen unter verschiedenen Bedingungen zu schützen. Fortschrittliche Materialien wie Arlon® 3160XT bieten eine leistungsstarke Lösung, die leichte Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und hervorragende elektrische Isolationseigenschaften miteinander verbindet und so sicherere und effizientere Konstruktionen ermöglicht, während sie gleichzeitig die sich entwickelnden Batterieanforderungen von Elektrofahrzeugen, Netzspeichern und anderen Anwendungen unterstützt.

Gemeinsam für mehr Batteriesicherheit
Bei Greene Tweed kombinieren wir jahrzehntelange Branchenerfahrung mit innovativer Technik, um Materialien zu liefern, die selbst die anspruchsvollsten Anforderungen erfüllen. Ganz gleich, ob Sie hochmoderne Lösungen für Batterie- oder Energiespeichertechnologien entwickeln, unsere fortschrittlichen Werkstoffe können dazu beitragen, die Leistung zu optimieren und die Sicherheit zu erhöhen.

Von maßgeschneiderten Designs, die auf Ihre individuellen Bedürfnisse zugeschnitten sind, bis hin zu bewährten Materialien wie Arlon® 3160XT - wir helfen Ihnen, Ihre Ziele zu erreichen. Kontaktieren Sie uns noch heute, um zu erfahren, wie Greene Tweed Ihre Batterieprojekte unterstützen und Ihren Erfolg fördern kann.

Understanding Science
Die Wärmeübertragung durch Strahlung hängt von der Oberflächentemperatur in der vierten Potenz ab (q = σT⁴A). Ein geringer Rückgang der Oberflächentemperatur kann die abgestrahlte Wärmemenge drastisch verringern. In diesem Fall reduzierte Arlon® 3160XT die Wärmeübertragung durch Strahlung um 90 %, wodurch es die inneren Komponenten bei thermischen Ereignissen weitaus besser schützt.