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Batteriesicherheit:
Wie Silicone von WACKER thermische Barrieren verbessern
Bei einem Thermal Runaway zählt das Material. Eine zuverlässige thermische Barriere ist dann der entscheidende Faktor. Silicone von WACKER bilden genau diese Barriere.
Aus dieser Erfahrung entstehen Silicone für die Batterien von morgen. Ein Beispiel dafür ist die ELASTOSIL® CM Serie. Die Entwicklung begann bei WACKER und wurde gemeinsam mit ISOVOLTA zur marktreifen Lösung ausgebaut.
Neu im Portfolio:
Die ELASTOSIL® CM Serie für gewebebasierte thermische Barrieren
Dr. Martina Schüssler stellte eine einfache, aber entscheidende Frage:
„Wie können wir OEMs noch leichtere Materialien für Hitzeschilde bieten?“
Sie leitet bei WACKER die Entwicklung von Siliconen für Batteriesicherheit und formt mit ihrem Team den Kern unserer Innovationsarbeit. Für dieses Projekt suchte sie einen Partner, der unsere Silicon-Kompetenz ergänzen kann. In ISOVOLTA, einem erfahrenen Anbieter technischer Laminate, fand sie den idealen Entwicklungspartner.
Die Zusammenarbeit folgte einem klaren Ansatz:
WACKER liefert das Silicon-Knowhow, ISOVOLTA die Textil-Kompetenz.
So entstand durch die Behandlung eines Gewebes mit einem Produkt aus der ELASTOSIL® CM Serie ein leistungsfähiger Verbund, der Batteriedeckel und benachbarte Zellen schützt. Das Material bleibt dünn und formbar, erreicht aber eine Schutzwirkung, die bisher nur mit deutlich schwereren Hitzeschilden möglich war.
Das mit einer ELASTOSIL® CM Type behandelte Gewebe ist ideal für thermische Barrieren geeignet.
Die neue thermische Barriere bietet:
Anwendungen:
Thermal Propagation Tests bestätigen die Leistungsfähigkeit
„Die Siliconmatrix keramisert unter hoher thermischer Belastung. Dadurch entsteht eine elektrisch und thermisch isolierende Schutzschicht, die die Barriere im Thermal Runaway deutlich stabiler macht.“
Warum das Silicon den Unterschied macht
Silicone von WACKER besitzen eine temperaturstabile und vernetzte Struktur aus Si–O Bindungen. Diese Struktur bleibt auch unter extremer thermischer Belastung funktionsfähig. Für die gemeinsamen Entwicklung mit ISOVOLTA schlug WACKER ein Silicon-Elastomer vor, das gezielt für Batterieanwendungen entwickelt wurde.
Die Hochleistungs-Silicone der ELASTOSIL® CM Serie wurden speziell für verschiedene Trägersubstrate entwickelt.
ELASTOSIL® CM Serie
Es entsteht eine hochwirksame Oberfläche, die austretende Partikel bindet. Das Elastomer erhöht die mechanische Stabilität des Gewebes, das so im Thermal Runaway dem Partikelstrahl und der hohen Druckbelastung standhält.
„Das mit ELASTOSIL® CM veredelte Gewebe vermarkten wir als ISOVOLTA unter dem Namen Thermiga®. Durch unsere umfassende Gewebe- und Verarbeitungskompetenz sowie die leistungsfähige Silicon-Technologie von WACKER konnten wir gemeinsam die herausragenden Produkteigenschaften von Thermiga® realisieren.“
WACKER Silicone sind das Fundament für Battery Safety Lösungen
Die Co-Innovation zeigt, wie Silicone von WACKER Batteriematerialien der nächsten Generation ermöglichen:
WACKER und ISOVOLTA haben das neue Verfahren und Material gemeinsam zum Patent angemeldet. Die Proteba GmbH hat die Entwicklung durch intensive Thermal Propagation Tests und post mortem Analysen validiert.
WACKER: Ihr Partner für Batteriesicherheit
Dr. Martina Schüssler, Technical Manager & Battery Safety Expert, WACKER
Unsere globalen Teams begleiten OEMs und Tier-1-Lieferanten über den gesamten Entwicklungsprozess: von der ersten Konzeptphase über Materialauswahl, Prototyping und Testing bis zur Serienfertigung.
Wir verbinden Silicon-Expertise mit Knowhow in Batteriearchitekturen und Engineering-Support entlang der gesamten Wertschöpfungskette.
Vom Busbar-Coating bis zum Zellverguss: Silicone von WACKER machen Ihr Produkt leistungsfähiger und sicherer.
Fragen und Antworten
Welche Rolle spielen thermische Barrieren im Fall eines Thermal Runaway?
Siliconharzbasierte Faserverbundwerkstoffe werden als starres Hitzeschild eingesetzt. Sie halten Temperaturen von bis zu 1.150 °C stand.
1. Thermische Barrieren halten extreme Hitze zurück
Das thermische Durchgehen einer Batteriezelle kann Ventgas Temperaturen von bis zu ca. 1.300 – 1.400 °C erzeugen.
Eine thermische Barriere verhindert, dass diese Hitze direkt auf benachbarte Zellen oder den Batteriedeckel durchschlägt.
Je besser die thermische Barriere, desto niedriger ist die Temperatur, die auf ihrer Rückseite noch gemessen wird. Die thermische Barriere schirmt also die extremen Temperaturen eines Thermal Runaway von der Fahrgastzelle ab.
2. Thermische Barrieren verhindern das Durchschlagen von Flammen
Thermische Barrieren bleiben auch unter extremen Bedingungen intakt und verhindern
So trägt die Barriere dazu bei, dass der Zellbrand möglichst auf eine Zelle begrenzt bleibt.
Siliconharzbasierte Faserverbundwerkstoffe verhindern den Durchschlag von Partikeln.
3. Thermische Barrieren stoppen Partikel und Aktivmaterial (Partikelbarriere)
Partikel, die mit hohem Druck aus der Zelle austreten, können Kurzschlüsse, Sekundärereignisse oder Kaskaden auslösen.
Thermische Barrieren müssen dann als mechanischer Schild wirken und stabil bleiben.
4. Thermische Barrieren erhöhen die Zeit, die für die Evakuierung zur Verfügung steht
In Summe erhöhen thermische Barrieren die Zeit, die für eine sichere Evakuierung zur Verfügung steht.
In der Praxis bedeutet das:
Welche Materialien werden als thermische Barriere in Batterien eingesetzt?
Rechts im Bild: Beispiele von siliconharzbasierten Faserverbundwerkstoffen als Hitzeschild (unten: Carbonfaser, oben: Glasfaser)
Als thermische Barrieren werden oft folgende Materialien eingesetzt:
Welche silicon-basierten thermischen Barrieren gibt es?
| Art der thermischen Barriere | Produkte | Beispiele |
|---|---|---|
| Starre Barriere | SILRES® Siliconharze | Siliconharzgebundenes Glasfaser-Komposit Basaltplatten |
| Flexible Barriere | ELASTOSIL® CM Serie | Verschiedene Substrate |
| Coating | ELASTOSIL® CM Serie | Coating der Innenseite des Batteriedeckels |
Warum sind Silicone besonders zur thermischen Isolierung von Batterien geeignet?
Silicone sind ideal für die Isolierung von Batterien, weil verschiedene Spezialtypen
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