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Die Auswahl der richtigen technischen Kunststoffe für Pouch-Akkusätze

Das Battery Packaging Team von Covestro hat eine Reihe von maßgeschneiderten Werkstofflösungen für Pouch-Akkuummantelungen entwickelt. Dazu gehören Zellhalter aus Makrolon® FR6005, Elektrodenschutzteile aus Bayblend® FR3050 und integrierte Metall-Kunststoff-Hybrid-Endplatten aus Bayblend® FR3060 EV.

Geeignet für das Laserschweißen

Das Laserschweißen ist zur bevorzugten Technologie geworden, um Tabs zu verbinden und Pouch-Zellen zu modularisieren. Für diese Anwendung ist ein technischer Kunststoff, der über einen weiten Temperaturbereich (-30 °C bis 60 °C) widerstandsfähig ist, die ideale Lösung für Tab-Halter. Dieses Material muss Laserschweißtemperaturen von über 120 °C standhalten. Es sollte flammhemmend und elektrisch isolierend sein, um die Sicherheit zu erhöhen. Darüber hinaus müssen die Komponenten enge Toleranzanforderungen erfüllen, eine vorhersehbare Zellanordnung bieten und eine reproduzierbare Massenproduktion mit niedrigen Zykluszeiten ermöglichen. Anforderungen, die nur von einem zähen und hochtemperaturbeständigen technischen Kunststoff mit hervorragender Formstabilität erfüllt werden können. 

Schutz der Akkuelektroden

Um qualitativ hochwertige Pouch-Module zu entwickeln, müssen die Batterieelektroden sorgfältig geschützt werden. Die Designer müssen ein Gleichgewicht zwischen Kriechstrecken und Raumnutzung, Energiedichte und Haltbarkeit finden. Dünne Abschnitte, präzise Positionierungen im Submillimeter-Bereich und Schnappverbindungen sind ebenfalls üblich. Bei der Auswahl der am besten geeigneten Materialien spielen sowohl die elektrischen als auch die mechanischen Eigenschaften eine wichtige Rolle. 

Pouch-Zellen sind das Herzstück eines Akkus und der Schlüssel zur Leistung eines Elektrofahrzeugs. In enger Zusammenarbeit mit Batteriedesignern trägt das Battery Packaging Team von Covestro dazu bei, dass Pouch-Zellen ihren Mehrwert entfalten können – mit fortschrittlichen Ummantelungskomponenten und -lösungen auf Basis von Makrolon® PC und Bayblend® PC+ABS.

Tony Tong

Market Development Manager, Asien-Pazifik, Plattform für Akkuummantelung

Leichte, elektrisch isolierende Hybrid-Endplatten

Komponenten, die Kunststoffe und Metalle kombinieren, können mehrere Designvorteile bieten. Sie sind leicht, elektrisch isolierend, reduzieren die Teilezahl und erhöhen die Zuverlässigkeit.  Insgesamt vereinen Metall-Kunststoff-Hybridteile die besten Eigenschaften beider Materialien in einem einzigen Bauteil. Kompakte Batteriedesigns lassen hybride Strukturkomponenten wie Endplatten für Module, die aus Pouch-Zellen bestehen, immer interessanter werden. Diese Platten schränken die Ausdehnung ein, die während der Lade- und Entladezyklen auftritt. Kunststoffe, die für diese Anwendungen eingesetzt werden, müssen eine geringe Schrumpfung, einen niedrigen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (Coefficient of Linear Thermal Expansion, CLTE) und eine geringe innere Spannung, die in der Zwischenschicht zum Metall entsteht, aufweisen. Sie müssen außerdem flammhemmend und elektrisch isolierend sein.

Wesentliche Vorteile

  • Hohe Hitzebeständigkeit, hohe Schlagfestigkeit, hohe Flammwidrigkeit: die Zellhalter aus Makrolon® FR6005 sind für das Laserschweißen geeignet.
  • Ausgezeichnete elektrische und mechanische Eigenschaften: die Elektrodenschutzteile aus Bayblend® FR3050 verbessern die Flexibilität und Sicherheit.
  • Hohe Festigkeit, hohe Flammwidrigkeit, gute Fließfähigkeit und niedriger CLTE: die Hybrid-Endplatten aus Bayblend® FR3060 EV ermöglichen einen leichtes, kompaktes Design.

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