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PU-Materialien und -Klebstoffe für Crashsicherheit und Leistung von E-Auto-Akkus

Elektrofahrzeuge erfreuen sich wachsender Beliebtheit, werden jedoch aufgrund von Bedenken hinsichtlich Reichweite und Ladezeit, vor allem jedoch aus Angst vor einem Batteriebrand bei einem Unfall, ausgebremst. Unter Einsatz von Materialien auf Polyurethanbasis, Klebstoffen und Pultrusionstechnologie haben wir ein neues Akkusatzkonzept entwickelt, bei dem der Schwerpunkt auf der Crashsicherheit liegt.

Innovative Materialien sind der Schlüssel zur Überwindung der Schwachstellen von Elektrofahrzeugen

Es wird erwartet, dass die Zahl der Elektroautos (E-Autos) auf den Straßen in den nächsten Jahren stark ansteigen wird, angetrieben durch die Ziele zur CO2-Emissionsreduktion, staatliche Vorschriften und die weit verbreitete Angst vor dem Klimawandel. Dennoch haben viele Verbraucher immer noch Vorbehalte gegenüber batteriebetriebenen Autos und Plug-in-Hybriden, u. a. mit Blick auf deren Reichweite und die langsamen Ladezyklen. Zudem gibt es starke Bedenken hinsichtlich der Batteriesicherheit im Falle eines Unfalls. Um die Abkehr vom Verbrennungsmotor zu beschleunigen, benötigen Automobilhersteller, Zulieferer von Motorkomponenten und Hersteller von Elektroautobatterien innovative Materialien, mit denen diese Schwachstellen behoben werden können.   
 
Ein neues Akkusatzkonzept von Covestro für Elektroautos stellt sich dieser Herausforderung. Es verbindet unsere Baydur® PUL-Pultrusionstechnologie für ein stabiles, crashsicheres Gehäuse mit der Verwendung von Desmodur® und Desmophen® in wärmeleitenden Lückenfüllern und Klebstoffen, die als thermisches Zwischenlagermaterial (TIMs) die Batterieleistung verbessern. 

Pultrusionstechnologie für kosteneffiziente Batteriegehäuse aus Verbundwerkstoff  

Autohersteller benötigen modulare, leichte und stabile Batterierahmen, die viele Lithium-Ionen-Akkuzellen auf begrenztem Raum aufnehmen können und dabei im Vergleich zu herkömmlichen Materialien extrem fest und steif bleiben.
 
Wir haben das etablierte Pultrusionsverfahren verwendet, um Verbundrahmenteile aus langlebigem Polyurethanharz und Glas- oder Kohlefasern herzustellen. Endlosfasern werden durch eine gehärtete Pultrusionsdüse gezogen, während flüssiges Polyurethan eingespritzt wird. Das Material wird dann geformt und ausgehärtet, bevor es in die gewünschten Formen und Größen geschnitten wird. Dies ergibt ein stabiles, leichtes Batteriegehäuse in einem einzigen, kostengünstigen Herstellungsprozess.
 
Klebstoffe und Lückenfüller auf Basis von Desmodur® und Desmophen® ermöglichen eine höhere Wärmeleitfähigkeit, was zu sichereren und leistungsfähigeren Batterien führt.

Covestro-Lösungen übertreffen Benchmarkmaterialien in mehreren Crashtestsimulationen

Wir haben eine Reihe von Batteriegehäusekonstruktionen getestet, bei denen pultrudiertes Polyurethan in der Bodenplatte, den Streben und dem Rahmen verwendet wurde. Unsere Baydur® PUL-Lösung übertraf in zwei wichtigen Simulationen – einem Crashtest nach chinesischer Norm und einem Seitenpolcrashtest nach NCAP-Anforderungen – ein Benchmarkpaket aktueller Materialien. Bei der Simulation wurden Energieabsorption und Verformung gemessen und die Ergebnisse zeigten eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Batteriezellen mit dem Covestro-Design. Auch in drei UNECE R100-Tests zur Bewertung der mechanischen Integrität, des mechanischen Stoßes und der Vibration erzielte das Covestro-Batteriedesign hervorragende Ergebnisse. 

Thermische Schnittstellenmaterialien für höhere Akkugeschwindigkeit und kürzere Ladezeit

Die Lückenfüller und Klebstoffe werden im Batteriegehäuse verbaut, um die Wärmeübertragung von den Batteriezellen zu den Kühlvorrichtungen zu verbessern. Verbesserte Wärmeleitung bedeutet ein höherer Durchsatz der Batteriezellen. TIMs, in die unsere Polyurethanprodukte Desmodur® und Desmophen® integriert sind, sind viel leichter und wärmeleitfähiger als herkömmliche Metalle auf Aluminiumoxidbasis, wodurch das Elektrofahrzeug mehr Leistung bringt und ein schnelleres Aufladen möglich ist. Außerdem isolieren sie überhitzte Zellen voneinander, wodurch die Brandgefahr verringert wird. 

Dieser innovative Akkusatz bietet nicht nur Crashsicherheit und übertrifft bei Crashtests deutlich die Leistung von Benchmarkmaterialien, sondern ist zudem auch leicht und modular.

Galen Greene

Marketing Manager Transportation, Covestro

Wesentliche Vorteile

  • Stabil und steif: Akkusatz übertrifft bei Crashtests deutlich die Leistung von Benchmarkgehäusematerialien.
  • Leichtgewicht: Materialien auf Polyurethanbasis sind leichter als Aluminiumoxidgehäusemetalle.
  • Erhöhte Sicherheit: Geringere Wahrscheinlichkeit einer Deformation der Batterie bei einem Unfall.
  • Kosteneffizienz: Pultrusion ist ein etabliertes Herstellungsverfahren für langlebige Verbundstoffteile.
  • Modular: Pultrudierte Platten können modular in großen und kleinen Akkusätzen verwendet werden.

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