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Freudenberg entwickelt Überdruckventil für großformatige Batteriesysteme

Für die Gehäuse von großformatigen Lithiumbatteriesystemen hat Freudenberg Sealing Technologies ein neuartiges Überdruckventil entwickelt. Es soll sicher stellen, dass bei einer Überladung oder auch bei einem Kurzschluss einer einzelnen Batteriezelle das dabei entstehende brennbare Gas schnell und gezielt aus dem Gehäuse der Batterie entweichen kann. Das Ventil öffne und leite den Druck gezielt ab, das Gehäuse nehme keinen Schaden.

Im Vergleich zu herkömmlichen Überdruckvorrichtungen - zum Beispiel Berstscheiben oder Magnetventilen, die über Drucksensoren angesteuert werden – soll die Produktneuheit des Zulieferers aus Weinheim einige Vorteile bieten. Genannt wird beispielsweise die Funktionssicherheit. Das Unternehmen hat nach eigenen Angaben bereits eine erste Kleinserie produziert und getestet. Das elastomere Bauteil ist auf einen Temperaturbereich von -40 bis +80 Grad Celsius ausgelegt und funktioniert selbst in verschmutztem Zustand zuverlässig, heißt es.

Bei Druckschwankungen von +/-0,2 bar, wie sie beispielsweise bei Berg- und Talfahrten oder gar bei Fahrten in Tunnel hinein und wieder hinaus entstehen, dichtet das Überdruckventil das Batteriesystem ab und löst nicht aus, erklärt der Zulieferer. Es erfülle die bei Automobilen erforderliche Schutzklasse IP 67. Bei kritischen inneren Überdrücken von in der Regel um 0,5 bar oder mehr hingegen, öffne es sofort. Diese Überdrücke resultieren, so erklärt es der Zulieferer, aus Schadensfällen einer einzelnen oder mehrerer Batteriezellen.

Als innovatives Detail des Ventils wird der asymmetrische Querschnitt seines Verschlussdeckels bezeichnet. Dieser ist über ein Fangband fest mit dem Batteriegehäuse verbunden. Der geringere Überstand auf der Deckelseite, die dem Befestigungselement abgewandt ist, soll sicher stellen, dass das Ventil gezielt an dieser Stelle öffnet. Mit dem Ausmaß des radialen Versatzes lasse sich der "Öffnendruck" von 0,4 bis 0,8 bar einstellen.

Durch seine Einfachheit bei maximaler Funktionssicherheit reduziert das Überdruckventil Gewicht und Kosten großformatiger Batteriesysteme, beschreibt das Unternehmen weiter die Neuentwicklung. Es bestehe aus 70 Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM). Dieses Material ist gegen austretenden Elektrolyt chemisch resistent und weist keine beziehungsweise nur eine minimale Quellung auf, heißt es aus Weinheim. Mithilfe schützender Komponenten könne das Ventil auch einer Wasserstrahl-Reinigung oder üblichem Steinschlag widerstehen. Für thermisch höhere Beständigkeiten seien zudem Ausführungen aus Fluor- oder Silikonkautschuk denkbar.

Außerdem sind die Batterien mit dem Ventil auch für den Flugtransport geeignet, betont das Unternehmen. Dafür könne das Ventil von Hand geöffnet werden, so dass es bei den schnell abfallenden Umgebungsdrücken im Steigflug nicht auslöse. Zweitens sei das geöffnete Ventil nach einem Schadensfall nicht zerstört und könne wieder angebracht werden. Dies schützt den Innenraum der Batterie vor Umwelteinflüssen, vor allem Wasser, und erleichtert den sicheren Transport zum Recycling, wird erläutert.

Das Überdruckventil soll zudem mit einer permeationsoffenen Komponente versehen werden können, um den Ausgleich der normalen Druckdifferenzen sicherzustellen. Hierfür können zum Beispiel funktionalisierte, wasser- und ölabweisende Vliesstoffe in den Ventildeckel integriert oder als separate Komponente ausgeführt werden, heißt es. Bei einem im Schadensfall schnell ansteigendem Überdruck springe das Ventil auch in dieser Ausführung schnell und verlässlich an. Wie der Zulieferer erläutert vereint das Bauteil in diesem Fall die Funktionen Druckausgleichselement und Überdruckventil.
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