Da die Hersteller an der Entwicklung von Energiespeichern mit höherer Energiedichte und zunehmend kleineren Bauformen arbeiten, müssen die Entlüftungslösungen damit Schritt halten. Während sich zweistufige Entlüftungssysteme für eine Vielzahl von Batterieentlüftungsanforderungen bewährt haben, benötigen Batterien mit höherer Dichte Entlüftungsöffnungen mit verbessertem Druckaufbau und erweiterten Entgasungsfähigkeiten, um Leistung, Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit zu gewährleisten. Diese fortschrittlichen Entlüftungstechnologien sind jetzt verfügbar und bilden die Grundlage für die Weiterentwicklung des Batteriedesigns.
Chemie und Kapazität bestimmen die Gasproduktion
Um die geeignete Entlüftungslösung für Batterien von Elektrofahrzeugen festzulegen, ist es wichtig, die Gasmenge zu berechnen, die im Falle eines thermischen Runaways entstehen wird. Ob bei der Herstellung von LFP (LithiumEisenphosphat) oder NMC (NickelManganKobalt)Batterien wird die Gasproduktion von zwei Faktoren bestimmt: Chemie und Kapazität.
Eine Erhöhung des Nickelgehalts von EV-Batterien steigert deren Energiedichte, was wünschenswert ist, führt aber gleichzeitig zu einer höheren Gasentwicklung bei einem thermischen Durchgehen. LFP-Batterien produzieren weniger Gas, haben aber auch eine geringere Energiedichte.
Ebenso besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Batteriekapazität und der während eines thermischen Durchgehens freigesetzten Gasmenge.
Quelle: Analyse des Verhaltens beim thermischen Durchgehen von prismatischen Lithium-Ionen-Batterien mit Autoklavkalorimetrie. Hoelle et al. 2021.
Eine neue Art der Belüftung für eine schnellere Entgasung
Unabhängig von der Zusammensetzung der hergestellten Batterie muss die Entlüftung sowohl einen gleichmäßigen Druckausgleich als auch eine schnelle Entgasung im Falle eines thermischen Durchgehens gewährleisten. Bei der Entwicklung von Batterien mit höherer Kapazität ist es angesichts der Forderung nach Akkupacks mit geringerem Platzbedarf nicht praktikabel, einfach die Anzahl oder Größe der Belüftungsöffnungen zu erhöhen, um die damit verbundene höhere Gasproduktion zu bewältigen.
Um den Bedarf der Industrie an Belüftungslösungen zu decken, die eine schnellere Entgasung ermöglichen, hat Donaldson die zweistufige Jet-Batteriebelüftung entwickelt. Das einzigartige Mitteldruckdesign sorgt für einen optimalen Druckausgleich und Schutz vor dem Eindringen von Gas unter normalen Betriebsbedingungen. In einer Notsituation werden der Ventilkegel und die Kappe ausgeworfen, um eine größere Öffnung für das Entweichen von Gas zu schaffen, was die Sicherheit erhöht und das Risiko von Schäden an anderen Akkupacks verringert. Übersteigt der Innendruck der Packung den Öffnungsdruck von 115 mbar, springen Kappe und Ventilkegel ab und ermöglichen eine schnelle Entgasung von etwa 100 Liter pro Sekunde bei 100 mbar – die schnellste Entgasungsleistung der Branche.
Um den Herstellern die Flexibilität für den Einsatz in verschiedenen Batteriedesigns zu ermöglichen, verfügt die Donaldson Jet Entlüftung über eine erstklassige Technik, einschließlich der proprietären Tetratex® ePTFE-Membrantechnologie, die durch schnelle Entgasung Schutz im Worst-Case-Szenario bietet.
Weniger Belüftungselemente erforderlich
Ingenieure und Konstrukteure erkennen, dass je effektiver der Druckaufbau und die Entgasung eines Batterieventils sind, desto weniger Öffnungen benötigt werden, um einen angemessenen Schutz zu gewährleisten. Mit dem zweistufigen Jet kann die Anzahl der erforderlichen Belüftungsöffnungen für das Akkupaket um bis zu 90 % reduziert werden. Weniger Entlüftungsöffnungen pro Akkupack bedeuten einen geringeren Platzbedarf, weniger Löcher pro Akkupack und eine rationalere Fertigung und Montage, was zu Effektivität und Kosteneinsparungen führt. Der Jet bietet außerdem eine einfache Dichtigkeitsprüfung, um sicherzustellen, dass der Akkupack das Werk ordnungsgemäß versiegelt verlässt.
Jet it und vergiss es
Für Batteriehersteller, die kleine Belüftungsöffnungen mit hoher Effizienz suchen, setzt der Jet einen neuen Standard. Er eignet sich für alle Fahrzeugtypen und Anwendungen und macht es überflüssig, jedes Akkupack neu zu konstruieren, um es an unterschiedliche Belüftungsöffnungen anzupassen. Der Jet ermöglicht eine sehr hohe Entgasung für die heutige und zukünftige Batterietechnologie.
