PresseBox
Pressemitteilung BoxID: 865944 (CMC Klebetechnik GmbH)
  • CMC Klebetechnik GmbH
  • Rudolf-Diesel-Straße 4
  • 67227 Frankenthal
  • http://www.cmc.de
  • Ansprechpartner
  • Gerald Friederici
  • +49 (6233) 872-356

Lebensdauer von Hochvoltbatterien erhöhen

Auf absehbare Zeit wird in einem vollelektrischen Fahrzeug die Batterie ein erheblicher Kostenfaktor darstellen / Es lohnt sich also die Lebensdauer der Batterien massiv zu erhöhen / Ein wichtiger Faktor dabei ist das Thermal Management

(PresseBox) (Frankenthal, ) Die erreichbare Zyklenzahl von Lithium-Ionen Batterien – ein Maß für die Lebensdauer - wird neben anderen Einflussgrößen maßgeblich von der Betriebstemperatur der Zellen bestimmt. Denn der optimale Temperaturbereich ist vergleichsweise klein (20-30°C). Darum legen Hersteller von dicht gepackten Stromspeichern auch Wert auf eine ausreichende Kühlung. Denn nach der in der Elektronikbranche gebräuchlichen Daumenregel bewirkt eine Verringerung der Betriebstemperatur um 10°C eine Verdopplung der Lebensdauer der Batteriezellen.

Batteriepacks für Elektrofahrzeuge sind extrem dynamischen Bedingungen ausgesetzt. Forcierte Fahrweise erfordert hohe Entladeströme, kurze Ladezeiten ergeben große Ladeströme. Beide Situationen erzeugen erhebliche Verlustwärme, die in den Batteriezellen entsteht. Neben dem elektrischen Batteriemanagement (BMS) ist also das thermische Management wesentlich für die Lebensdauer eines solchen Energiespeichers.

Zur elektrisch bedingten Eigenerwärmung addiert sich die Umgebungstemperatur. Beträgt diese an warmen Sommertagen bereits 30°C, kommen in einem hermetisch dichten Batterie-Gehäuse schnell etliche Grad hinzu, so dass die Batterien sich schnell über die optimale Betriebstemperatur hinaus erwärmen können.
Besonders in den mittleren Bereichen eines Batteriestapels erhöht sich die Temperatur stärker, da die Wärme nicht so gut abfliessen kann wie in den Randbereichen. Kühlmaßnahmen wie Kontakt mit den metallenen Aussenwänden, Anschluß an den Kühlkreislauf des Fahrzeuges oder forcierte Ventilation helfen dabei wenig.

Wärmeableitung mit OHS™-Folien

An dieser Stelle kommt das neue Material OHS™ (Organic Heat Spreader) von Du Pont zum Einsatz. Die nur 0,06 mm starke Folie leitet Wärme mit bis zu 50 W/m*K über die Fläche in eine Richtung ab. Auf diese Weise entzieht die im Übrigen elektrisch isolierende Folie den einzelnen Batterieelementen die Stauwärme. Sie kann z.B. zu einem Gap-Filler geleiten, der dann die thermische Verbindung mit einem Kühlkörper (Gehäuse) herstellt. Zu diesem Zweck werden zwischen den einzelnen Zellen Formstanzteile aus OHS™ eingelegt.
Wegen der geringen Materialstärke von 60µm verliert man nur wenig Bauraum. Durch diesen Aufbau wird die durch den Stromfluss erzeugte Verlustwärme in den Zellen großflächig dem System entzogen. Dadurch trägt die OHS™-Folie wesentlich dazu bei, die Einsatzzeit solcher Energiespeicher durch Reduktion der Hitzeentwicklung zu erhöhen.

Erwärmung mit Kapton® RS

Jedoch ist auch der umgekehrte Fall für Lithium-Ionen Batterien schädlich. Temperaturen unter 0°C vertragen nur speziell dafür ausgelegte Batterie. Stromladung und Stromentnahme bei deutlichen Minusgraden führt durch chemische Ablagerungsprozesse in der Lithium-Ionen-Zelle zu einer beschleunigten Alterung. Im schlimmsten Fall können einzelne Batterien in einem Batteriepack sich thermisch verabschieden und in Brand geraten.

Doch auch dazu gibt es Lösungen: Kapton® RS ist eine nur 50µm starke Polyimid-Folie, die elektrisch beheizt werden kann. Sie wirkt als Ohmscher Widerstand und verhält sich über einen sehr weiten Arbeitsbereich (-100°C….240°C) sehr linear. Man kann je nach Aufbau (ausreichende Abführung der Wärmeenergie vorausgesetzt) bis zu 20W/cm² Wärme erzeugen.
Die hohe thermische Belastbarkeit macht diese Folie auch zur idealen Lösung für die Erwärmung von Festkörper-Lithium-Batterien, die sich bei höheren Temperaturen (ca. 80°C) wohlfühlen als herkömliche "nasse" Lithium-Zellen (10 bis 30°C).

Systemlösung für das Wärmemanagement von Hochvoltbatterien

Man fügt zwischen zwei Pouch-Zellen / Prismatischen Zellen im Batteriepack jeweils eine Temprion™ OHS™ und eine Kapton® RS Folie ein (Gesamtstärke ca. 0,11 mm). Mit dieser Kombination kann man die Batteriezellen innerhalb der Hochvoltbatterie je nach Notwendigkeit auf über 0°C aufwärmen oder überschüssige Wärme der Batterie entziehen. Und das mit einem extrem geringen Platzbedarf und sehr hoher Zuverlässigkeit. Zur besseren thermischen Anbiedung an nicht plane Oberflächen stehen verschiedene Thermal Interface Materialien zur Verfügung: wärmeleitende Klebstoffe und wärmeleitende Gap-Filler, die thermische Ausdehnungsunterschiede aufnehmen können.

Kapton® RS kann natürlich auch dazu verwendet werden, ganze Flächen innerhalb eines Fahrzeuges als Infrarot-Heizung zu nutzen. Was im Heimbereich sowie in industriellen Anwendungen schon lange seinen Einsatz findet, eröffnet auch im Auto neue Komfortmöglichkeiten. Eine solche Flächenheizung benötigt extrem wenig Bauraum, hat eine sehr geringe Reaktionszeit, ist im Verhältnis zu anderen Lösungen sehr leichtgewichtig und bietet ein hohes Maß an Designfreiheit. Kapton® RS funktioniert sogar dann noch, wenn es z.B. durch einen Fehler punktiert wird.

Website Promotion

CMC Klebetechnik GmbH

Die CMC Klebetechnik beschichtet seit fünf Jahrzehnten folienartige Materialien mit Klebstoff- und Funktionsbeschichtungen. Auf zwei Beschichtungsanlagen und über 30 Anlagen zur Folienverarbeitung(Formatierer, Stanzanlagen, Rollenschneider) werden hochwertige Folien verarbeitet. Diese werden überwiegend in der Elektrotechnik als Isolationsmaterial eingesetzt, finden aber auch in nahezu allen anderen Industriebereichen Anwendung. Eine große Stärke des Unternehmens ist die Möglichkeit, kundenspezifische Entwicklungen durchzuführen und bedarfsgerecht auch kleinere Chargengrößen anbieten zu können.

1958 Gründung der CMC Klebetechnik GmbH
Zunächst wurde bei dem Tochterunternehmen Colorit GmbH Kohlepapier hergestellt und durch die CMC Klebetechnik vertrieben.
Doch schon bald ergab sich durch die Zusammenarbeit mit der Firma DuPont die Aufgabe, Elektroisolierfolien selbstklebend auszurüsten.
Seit 1962 werden Gewebe, Vliese und Folien beschichtet und danach weiter veredelt.
1995 ISO 9011 Qualitätsmanagement Erstzertifizierung
2001 ISO 14001 Umweltmanagement Erstzertifizierung
2004 Installation einer neuen Beschichtungsanlage für Dispersions- und Lösemittelbeschichtung inklusiv Regenerativer Nachverbrennung
2010 Inbetriebnahme einer Versuchsbeschichtungsanlage in 300mm Breite
2012 Einbindung der Firma CMC Maschinenbau GmbH in den Firmenverbund. Hauptprodukt: Schneid- und Stanzmaschinen für Folienverarbeiter
2016 Fusion der Unternehmen Colorit GmbH (Produktionsgesellschaft) mit der CMC Klebetechnik GmbH (Vertriebsorganisation) zu einem Gesamtunternehmen.

Als kleinerer Mittelständler (100 Mitarbeiter) stand nie die Massenproduktion im Vordergrund, sondern stets die auf die Kunden zugeschnittenen Lösungen. Heute erwirtschaftet das Unternehmen deutlich über 50% des Umsatzes durch Produkte, die nur von einem oder wenigen Kunden gekauft werden. Durch die starke Nischenorientierung gibt es eine Vielzahl unterschiedlichster Rezepturen und Anwendungsprofile. Durch dieses breite Fachwissen hat die Anzahl von Lohnbeschichtungen (der Kunde stellt Trägermaterial und/oder Beschichtungsmasse bei) in den letzten Jahren deutlich zugenommen.

Am Standort in Frankenthal / Pfalz arbeiten rund 100 Mitarbeiter in der inhabergeführten CMC-Gruppe (Umsatz > 35 Mio €). Zur CMC Gruppe gehören neben der CMC Klebetechnik die Coloprint Tech-Films GmbH & Co. KG (technische Folien, Stanzteile), die CMC Maschinenbau (Stanz- und Schneidanlagen) und die CMC B+V GmbH (Holding). Weitere Standorte und Unternehmen gibt es in Düsseldorf und in Limburgerhof. Mehr Informationen unter www.cmc.de

Über die Zusendung eines Belegexemplars/Links wären wir dankbar.

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For five decades CMC has been coating foil-like materials with adhesive and functional coatings. 150 employees are refining premium films on two coating facilities and over 30 downstream facilities (formatting machines, die-cutting machines, rotative cutting machines). These insulation materials are mainly used in electrical engineering but also across a broad range of industries. The company focuses on the implementation of customer-specific developments as well as professional advice. For more information please visit : www.cmc.de