Innovative Lösungen rund um die Batterie

Ludwigsburg, 22. Mai 2023 – In Deutschland ist die E-Mobilität auf der Überholspur: Nach Angaben des Kraftfahrt-Bundesamts war nahezu jeder fünfte im ersten Quartal 2023 neu zugelassene Personenkraftwagen mit einem Elektroantrieb ausgestattet, davon über 70 Prozent mit ausschließlich elektrischer Energiequelle. Jüngeren Prognosen zufolge könnten bis 2030 weltweit mehr als 100 Millionen Elektrofahrzeuge unterwegs sein. Nach der Etablierung des „Stromers“ im Pkw-Sektor kommen nun verstärkt auch schwere Nutzfahrzeuge und erste Offroad-Applikationen auf den Markt. Bei der Battery Show Europe 2023 zeigt der Ludwigsburger Filtrationsspezialist MANN+HUMMEL ein erweitertes Produktportfolio rund um das Herzstück der E-Mobilität, die Batterie (Halle 4, Stand D27).

Neben zukunftsweisenden Neuheiten wolle man in Stuttgart auch „erweiterte Konzepte vorstellen, etwa neue Varianten des VentPlus-Systems“, sagt Jürgen Kosicki, Manager Engineering Venting Units bei MANN+HUMMEL. „Mit dem modularen VentPlus Baukasten lässt sich aus erprobten Komponenten ein maßgeschneidertes Druckausgleichselement für individuelle Kundenanforderungen zusammenstellen. Neue Ausführungen bieten etwa neben der heute gängigen Innenverschraubung verschiedene Befestigungsmöglichkeiten am Batteriegehäuse.“

Einen wichtigen Ausstellungsschwerpunkt bildet das sogenannte „Flying Cap“-Konzept, das man zwar „schon vereinzelt kundenspezifisch umgesetzt, aber bislang noch nicht explizit beworben“ habe, so Kosicki. Ziel sei eine Optimierung der Batteriesicherheit: „Bei einem Batterieversagen treten häufig große Gasmengen aus, die leicht explodieren können, wenn es zu einem Batteriebrand kommt. Die Energiedichte heutiger Zellen ist signifikant höher als noch vor einigen Jahren, und das bedeutet auch mehr Gas. Eine Batterie mit mehreren Hundert Zellen muss somit entsprechend abgesichert sein.“

Aus den Zellen ausströmendes Gas muss daher möglichst rasch nach außen abgeführt werden. Dies erfolgt durch Platzen einer Membran oder Wegfliegen eines Deckels. „Im Prinzip funktioniert das wie bei einem Sektkorken“, erklärt Kosicki. „Wenn ein bestimmtes Druckniveau erreicht ist, löst er sich rein mechanisch ganz von selbst, da braucht es keine Sensortechnik.“ Was prinzipiell einfach klingt, stellte die Entwickler vor eine echte Herausforderung. Diese bestand vor allem darin, eine Balance zwischen dem Auslöseverfahren und der Batteriedichtigkeit zu finden. Kosicki: „Eine Batterie muss unter allen normalen Bedingungen über eine Lebensdauer von etwa fünfzehn Jahren absolut wasserdicht bleiben. Auf der anderen Seite steht die Sicherheit mit der Frage, bei welchem Druck die Auslösung erfolgen soll.“

Neben Gas aus versagenden Zellen ist Feuchtigkeit ein Hauptfeind jeder Batterie. Mit dem neu entwickelten Active Battery Venting Sorber aus dem Hause MANN+HUMMEL kann das Feuchtigkeitsrisiko innerhalb der Batterie gesenkt werden. „Durch die Druckausgleichsmembrane dringt Luftfeuchtigkeit in die Batterie ein“, erläutert Jürgen Kosicki. „Vergleichen lässt sich das Ganze mit einer Outdoor-Jacke, die kein Wasser eindringen lässt, aber Körperfeuchtigkeit nach außen abführt.“ In modernen Hochvoltbatterien könne es schon bei geringster Feuchtigkeit zu Spannungsüberschlägen kommen. Eingedrungene Luftfeuchtigkeit müsse deshalb gebunden werden, etwa durch Trockenmittel. Ein Problem sei jedoch, dass in Gebieten mit sehr hoher Luftfeuchtigkeit die Nutzungsdauer der verwendeten Trockenmittelkartuschen begrenzt sei. „Die Idee war, das darin befindliche Granulat durch ein System immer wieder neu zu reaktivieren. Somit genügt eine kleinere Kartusche, die regelmäßig aktiv getrocknet wird. Um die Fahrzeugbatterie nicht zusätzlich zu belasten, erfolgt dies etwa alle drei Monate während eines Schnellladevorgangs. So ergibt sich selbst unter widrigsten Bedingungen ein Wartungszyklus von rund zwei Jahren.“