Thermal Runaway Prevention – Latent Heat Carbon schützt Batteriemodule

Das Funktionsprinzip – Phasenwechsel als Schutzprinzip

Phasenwechselmaterialien nehmen beim Übergang von fest zu flüssig große Mengen thermischer Energie auf – die sogenannte latente Wärme – ohne dass die Temperatur weiter ansteigt. Dieser Effekt ist präzise steuerbar: Der Schmelzpunkt des PCM bestimmt, ab welcher Temperatur der Schutz aktiv wird. Bei LHC70 liegt dieser Schmelzpunkt bei 70 °C, die Fusionsenthalpie bei 195 J/g. Die spezifische Wärmekapazität beträgt 1,7 J/g.K bei einer Dichte von nur 0,9 g/cm³ – was Latent Heat Carbon besonders für gewichtskritische mobile Anwendungen interessant macht.
Durch die Integration des PCM in eine hochleitfähige Graphitmatrix wird die aufgenommene Wärme nicht nur lokal gespeichert, sondern schnell über das gesamte Bauteil verteilt – mit einer Wärmeleitfähigkeit von 15 W/m.K in x/y-Richtungen. Das verhindert, dass sich Wärme an einem Punkt aufstaut und auf benachbarte Zellen übergreift.

Nachgewiesen wirksam – Nail Penetration Test

Schunk Carbon Technology hat die Wirksamkeit von Latent Heat Carbon Zellhaltern für zylindrische Zellen in Nail Penetration Tests nachgewiesen. Bei diesem Standardtest zur Simulation eines Thermal Runaway wird eine vollgeladene NMC-Zelle vom Typ 18650 durch einen Nagel mechanisch durchdrungen, was zur thermischen Reaktion der Zelle führt.
Das Ergebnis: Nur die durchdrungene Zelle fing Feuer. Der LHC70-Zellhalter absorbierte die freigesetzte thermische Energie so effektiv, dass keine benachbarte Zelle negativ beeinflusst wurde. Das Feuer war nach wenigen Sekunden erloschen – bereits nach 11 Sekunden war das thermische Ereignis vollständig eingedämmt.

Zwei Funktionen – ein Bauteil

Der LHC-Zellhalter für zylindrische Li-Ionen-Batteriezellen erfüllt im Batteriemodul gleichzeitig zwei Aufgaben. Im Normalbetrieb sorgt er für eine gleichmäßige Temperaturverteilung über das gesamte Modul – die hohe Wärmeleitfähigkeit der Graphitmatrix verhindert lokale Temperaturspitzen, die die Zellalterung beschleunigen würden. Im Fehlerfall bildet er eine thermische Barriere: Das PCM absorbiert die Energie der betroffenen Zelle, bevor sie sich auf die Nachbarzellen ausbreiten kann.
Schunk Carbon Technology fertigt Latent Heat Carbon in kundenspezifischen Geometrien – maßgeschneidert auf die jeweilige Zellgröße, Modularchitektur und Anforderungen.