Mittels des fortlaufend weiter steigenden Marktwachstums für Elektrofahrzeuge (wie z.B. Elektro-Autos, Elektro-Bussen und Elektro-LKWs) kommt es zu immerwährend höheren Erfordernisse an die Effektivität und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batteriesystemen.
Die Akzeptanz wird nur steigen, wenn die Reichweiten der Fahrzeuge deutlich steigen.
Die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien hängt stark von der richtigen Aufrechterhaltung der Zelltemperatur ab. Daher ist ein effektives Wärmemanagementsystem von entscheidender Bedeutung, um die maximale Leistung beim Betrieb unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zu erreichen.
Primäre Einflussfaktoren für Batterie-Thermomanagementsysteme
Es gibt vier primäre Einflussfaktoren, die im Mittelpunkt eines geeigneten Batterie-Thermomanagementsystems stehen sollten:
- Kühlung
- Heizung
- Isolierung
- Belüftung
Diese vier primären Faktoren, wenn sie richtig kombiniert werden, maximieren die Sicherheit, die Lebenserwartung, die verfügbare Leistung und die Kapazität der Batterie.
Kühlung der wiederaufladbaren Li-Ionen-Batterien
Aufgrund der inhärenten Ineffizienzen von Lithium-Ionen-Batteriesystemen erzeugen die Zellen der Batterien Wärme, wenn diese Energie freisetzen. Aus Sicherheits- und Leistungsgründen muss diese Wärme vom System weggeleitet werden, um eine Überhitzung zu verhindern, die zu Schäden an den Zellen führen kann.
Die Dr. Dietrich Müller GmbH liefert hier verschiedene fertige Lösungen, die im Beitrag "8 fertige Wärmemanagement-Lösungen" erläutert werden. Besonders bevorzugt werden hier Gap Filler, Wärmeleitfolien und Gap pads.
Heizung der wiederaufladbaren Li-Ionen-Batterien
Umgekehrt, wenn die Zellentemperatur unter die gewünschte Temperaturgrenze fällt, wird die Leistung ebenfalls beeinträchtigt und die Zellen benötigen eine zusätzliche Wärmequelle.
Die Dr. Dietrich Müller GmbH liefert 4 verschiedene Heiz-Systeme, mit denen die gewünschten und benötige Wärmeleistung erzielt werden kann.
Die vier Heizsysteme für die wiederaufladbaren Li-Ionen-Batterien sind die folgenden:
1. Wire Heaters – Drahtheizung
2. PTC Heaters – PTC-Heizung
3. Polyimidfilm based Heaters – Polyimidfolien-Heizungen
4. High-performance paper based heaters – Hochtemperatur-Papier-Heizungen
Isolierung der wiederaufladbaren Li-Ionen-Batterien
Die Verwendung geeigneter Isolationsmaterialien trägt dazu bei, Temperaturschwankungen innerhalb des Akkupakets zu verringern, wenn es extremen Wetterbedingungen ausgesetzt ist.
Außerdem wird dadurch die Leistung reduziert, die zur Aufrechterhaltung einer konstanten und wünschenswerten Innentemperatur erforderlich ist, die für eine optimale Batterieleistung erforderlich ist.
Die Materialien zur thermischen Isolation von Batterien sind in der Lage, folgende Funktionen zu erfüllen:
- Wärmedämmung der wieder aufladbaren Li-Ionen-Batterien
- UL94 V0 – Feuerschutz
- elektrische Isolation
- Komprimierbarkeit
- technische Sauberkeit
- Berstschutz
Belüftung der wiederaufladbaren Li-Ionen-Batterien
Ein gut durchdachtes Belüftungssystem dient zwei Funktionen, dem Absaugen gefährlicher Gase innerhalb des Batteriesystems und der Unterstützung des Kühlsystems. Ein Belüftungssystem kann jedoch auch die Beheizung und Isolierung der Batterie untergraben, wenn es nicht entsprechend ausgelegt ist.
Bei den Materialien der Dr. Dietrich Mueller GmbH zur Belüftung der wieder aufladbaren Li-Ionen-Batterien handelt es sich um durchlässige Membranen-Materialien, die in verschiedene Konturen gebracht werden.
Wir fertigen auch Membranen, die einen einbaufähigen Rahmen beinhalten. Die Membranen werden häufig aus PTFE-Folie gefertigt.