Welche Art von Schaum wird in Power-Batteriezellen verwendet?

In Batteriezellen von Elektrofahrzeugen mit neuer Antriebstechnologie (NEVs) kann der Schaum als wärmeisolierende Pufferung fungieren, wenn sich die Zellen durch Hitze ausdehnen und zusammenziehen. Bei einem thermischen Durchgehen der Zellen verhindert der Schaum die Wärmeübertragung und wirkt zudem flammhemmend. Im Batteriepack, unterhalb der Flüssigkeitskühlplatte oder neben den oberen und unteren Gehäusedeckeln, kann der Schaum für Halt und Stoßdämpfung sorgen. Er kann auch als Batteriedichtring verwendet werden. Schaummaterialien spielen eine entscheidende Rolle für die Sicherheit, das Wärmemanagement und die Flammhemmung von Batteriepacks.

Warum ist Schaum in NEV-Batterien so wichtig?

·Wärmedämmung und Sicherheit: Verhindern Sie die Wärmeübertragung zwischen den Zellen, verzögern Sie so das thermische Durchgehen und verringern Sie das Brandrisiko.

·Spannungsabsorption: Batteriezellen dehnen sich während des Betriebs aus und ziehen sich zusammen. Schaum absorbiert mechanische Belastungen, verhindert Zellschäden und verlängert die Batterielebensdauer.

·Flammhemmung: Hochleistungsschäume (z. B. UL94 V-0-Silikon) verlangsamen die Brandausbreitung und bieten bei thermischen Vorfällen entscheidende Fluchtzeit.

·Versiegelung und Abdichtung: Sorgt für IP67/IP68-Schutz und hält Feuchtigkeit und Staub von den Akkupacks fern.

·Vibrationsdämpfung und strukturelle Unterstützung:Reduziert Vibrationen durch Straßeneinwirkungen, schützt die Batterieintegrität und verbessert das NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness) des Fahrzeugs.

Häufig zwischen Batteriezellen verwendete Schaumstoffarten

1.Polyimidschaum (PI-Schaum)

Vorteile von Polyimidschaum: Extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit (<0,033 W/m·K), ausgezeichnete Feuerbeständigkeit (selbstverlöschend) und Hochtemperaturstabilität.

Häufige Anwendungen: Dient zur Wärmedämmung zwischen Zellen, um die Ausbreitung von thermischem Durchgehen zu verhindern. Es absorbiert außerdem Spannungen durch Zellausdehnung und -kontraktion während Lade-/Entladezyklen.

2.Silikonschaum

Vorteile von Silikonschaum: Hohe Flammhemmung (UL94 V-0), wasserdicht und ausgezeichnete Druckelastizität.

Häufige Anwendungen: Wird zur Batterieabdichtung, als Träger für Flüssigkeitskühlplatten und zur Polsterung zwischen Zellen verwendet. Ultradünner Silikonschaum (bis zu 0,6 mm) ist jetzt erhältlich und bietet leichte und dennoch hochgradig flammhemmende Lösungen.

3.Polyurethanschaum (PU-Schaum)

Vorteile von Polyurethanschaum: Geringe Härte mit hoher Rückfederung, guter Stoßdämpfung und Haltbarkeit.

Häufige Anwendungen: Wird in Softpack- und prismatischen Lithium-Ionen-Batterien zur strukturellen Pufferung und Schwingungsdämpfung verwendet.

4.Ethylen-Vinylacetat (EVA)-Schaum

Vorteile von EVA-Schaum: Gute Dämpfungs- und Isolationseigenschaften, kostengünstig.

Häufige Anwendungen:Wird häufig in Batteriepack-Stützstrukturen und Stoßdämpfungsschichten verwendet.

5.Mikrozellulärer Polyurethanschaum (Norseal® PF-Serie)

Vorteile von mikrozellulärem Polyurethanschaum: Langfristige Druckfestigkeit, hohe Flammhemmung und thermische Stabilität.

Häufige Anwendungen: Ideal für flexible Batteriepack-Designs, die sowohl Dämpfung als auch Wärmemanagement erfordern.

Wichtige Überlegungen bei der Auswahl von Schaumstoff für Autositze

Während sich Schaumstoff in Batterien auf Sicherheit und Wärmemanagement konzentriert, stehen bei Autositzschaum Komfort und Haltbarkeit im Vordergrund. Wichtige Faktoren sind:

·Dichte und Festigkeit: Hochdichter Schaumstoff bietet besseren Halt, während weicherer Schaumstoff den Komfort erhöht. Sportwagen verwenden oft festeren Schaumstoff für eine bessere Körperunterstützung, während Luxusfahrzeuge weicheren Schaumstoff für ein angenehmes Gefühl bevorzugen.

·Materialtyp: Verschiedene Arten von Materialien haben unterschiedliche Auswirkungen, zum Beispiel

  Polyurethan (PU)-Schaum: Am häufigsten, bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Komfort und Kosten.

  Memory-Schaum: Passt sich der Körperform an und reduziert so die Ermüdung auf langen Fahrten.

  Latexschaum: Natürlich, atmungsaktiv und langlebig, aber teurer.

·Atmungsaktivität und Hitzebeständigkeit: Offenzellige Schaumstoffe verbessern die Luftzirkulation und reduzieren so die Schweißbildung im Sommer. Einige Sitze verfügen über eine kühlende Gelschicht für mehr Komfort.

·Langlebigkeit und Druckfestigkeit:Hochwertiger Schaumstoff widersteht dem Durchhängen mit der Zeit und behält auch nach jahrelangem Gebrauch seine Sitzform.

Fazit

Schaumstoffe sind für Batterien von Elektrofahrzeugen unverzichtbar, da sie thermische Sicherheit, mechanische Stabilität und Langlebigkeit gewährleisten. Polyimid-, Silikon- und Polyurethanschäume dominieren aufgrund ihrer Flammbeständigkeit, Spannungsabsorption und Dichtungseigenschaften. Bei Autositzen hingegen stehen Komfort, Haltbarkeit und ergonomische Unterstützung im Mittelpunkt der Schaumstoffauswahl. Mit der Weiterentwicklung der Elektrofahrzeugtechnologie werden fortschrittliche Schaumstoffe sowohl die Batteriesicherheit als auch den Fahrgastkomfort weiter verbessern und so die Zukunft der Elektromobilität vorantreiben.