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Freudenberg Sealing Technologies

Sicherere Lithium-Ionen-Akkus dank neuartiger Ventile

26. Januar 2021, 9:11 Uhr | Hagen Lang

Die neue Generation von DIAvent-Ventilen von Freudenberg Sealing Technologies macht Lithium-Ionen-Akkus sicherer. Reaktionsgase aus beschädigten Lithium-Ionen-Akkus können viermal schneller als bislang entweichen.

Kommt es in heutigen Lithium-Ionen-Zellen zu einem mechanischen Defekt oder einem Kurzschluss, können sich einzelne Akkuzellen stark erhitzen. Der eingesetzte flüssige Elektrolyt verdampft und kann als heißes Gas austreten und muss dann sehr schnell und kontrolliert durch ein Überdruckventil in die Umwelt abgegeben werden. In vielen Akkugehäusen werden dafür aktuell mehrere Berstscheiben eingesetzt – eine Lösung, die für eine schnelle Entgasung sorgt, jedoch einige Nachteile aufweist. Zum einen liegt nach dem Bersten das Batterie-Innenleben offen, zum anderen benötigt jedes Batteriegehäuse ohnehin eine kontrollierte Entlüftung, um den im Regelbetrieb schwankenden Luftdruck auszugleichen.

Freudenberg Sealing Technologies hat daher mit „DIAvent“ ein Entlüftungsventil in Serie gebracht, dass sowohl die reguläre Gehäuseentlüftung als auch eine schnelle Entgasung im Notfall in einem Bauteil vereint. Nun stellt der Anbieter eine neue Generation des Ventils vor, die eine vierfach schnellere Notentgasung ermöglicht. Schon bei einem Überdruck von 300 Millibar im Gehäuseinneren ermöglicht „DIAvent Highflow“ einen Volumenstrom von 92 Litern pro Sekunde. Der Grundaufbau des Ventils wurde dabei nicht verändert: Ein zentral angeordnetes wasserabweisendes Vliesstoff-Element ermöglicht einen effektiven Luftaustausch im Regelbetrieb.

Trifft Wasser mit hohem Druck auf das Ventil, wird die Außenlage interimsweise auf eine mediendichte Innenlage gedrückt, so dass kein Wasser ins Gehäuse gelangen kann. Die Entgasung im Notfall wird durch ein Schirmventil ermöglicht, das um die Vliesstoffmembran angeordnet ist. Es öffnet, sobald der Druck im Gehäuse den atmosphärischen Luftdruck um mehr als 40 Millibar übersteigt. Nachdem der Druck ausgeglichen wurde, schließt die reversible Schirmmembrane wieder und stellt die Wasserdichtheit wieder her.

Die Leistungssteigerung des von den Außenabmessungen fast unveränderten Ventils ist auf eine optimierte Gasführung im Inneren des Bauteils zurückzuführen. Die Ingenieure von Freudenberg Sealing Technologies haben dafür die Durchströmung des Ventils detailliert berechnet. Kleine geometrische Änderungen, etwa zusätzliche Öffnungen an den Seiten des Schirms verhindern, dass sich die Luft unter dem Schirm staut und führen zu einem deutlich erhöhten Volumenstrom. Die Serienfertigung des Ventils steht kurz bevor, erste Prototypen befinden sich im Kundeneinsatz in der Erprobung.

„Mit der neuen Generation unserer Gehäuseentlüftung wollen wir dazu beitragen, Elektromobilität noch sicherer zu machen“, erläutert Entwicklungsingenieur Roman Herzog. „Ventile, die sowohl einen Druckausgleich im Regelbetrieb als auch einen hohen Volumenstrom im Notfall ermöglichen, reduzieren zudem die Kosten auf Systemebene.“