Lithium-Ionen-Batterien sind ein wesentlicher Bestandteil der Elektrifizierung des Transportwesens. Für eine massentaugliche Elektromobilität kommt es entscheidend darauf an, Sicherheit, Effizienz, Größe und Gewicht der Akkus zu optimieren.

Mit dem m-PPE (modifizierter Polyphenylenether) Partikelschaum SunForce™ hat der japanische Technologiekonzern Asahi Kasei ein Material entwickelt, das Lösungen für diese Herausforderungen bietet.

Lithium-Ionen-Batterien entfalten ihre volle Leistung erst bei einer stabilen Temperatur. Aus diesem Grund werden sowohl Heiz- als auch Kühlgeräte im Batteriepack des Fahrzeugs installiert, insbesondere für PHEVs (Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge) und BEVs (Batterie-Elektrofahrzeuge). Dabei kommt es verstärkt auf ein optimiertes Wärmemanagement an, denn die Realisierung der richtigen Temperaturumgebung verbraucht viel Energie. Gleichzeitig stehen Sicherheitsthemen wie Brandschutz und Crashverhalten ganz oben auf der Agenda der OEMs.

Mit SunForce™ hat Asahi Kasei einen Partikelschaum auf Basis des technischen Kunststoffs m-PPE als Lösung für die beschriebenen Hürden entwickelt. Im Vergleich zu herkömmlichen Schaumstoffen aus Polystyrol oder Polyolefin verleiht der Einsatz von m-PPE diesem geschäumten Material einzigartige Eigenschaften und eröffnet neue Türen für Anwendungen im Bereich Wärmemanagement und Brandschutz.

Der Werkstoff wurde als erster seiner Art mit der UL 94 V-0 (Standard for Safety of Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances) Brandschutzklasse der Sicherheitszertifizierungsorganisation „Underwriters Laboratories“ zertifiziert. Somit trägt er zu einer umfassenden Produktsicherheit bei. Neben dieser hervorragenden Flammschutzwirkung bietet der Partikelschaum weiterhin exzellente Wärmedämmeigenschaften und fungiert gleichzeitig als leichtes, stoßdämpfendes Material für Fahrzeugbatterien.

Die genannten Eigenschaften und Merkmale ermöglichen Funktionen in Anwendungsbereichen, die über die von herkömmlichen Schaumstoffen hinausgehen. Diesbezüglich eignet sich das Produkt für den Einsatz in Automobil-Batteriegehäusen, leichten Stoßdämpfern, Sandwich-Verbundkernen mit Kohlefaserverstärkung sowie für Wärmedämmanwendungen.

Hohe Verarbeitbarkeit und deutliche Kostenvorteile

SunForce™ bietet auch aus Kostensicht erhebliche Vorteile: Die Verarbeitung kann im Dampfformverfahren erfolgen, bei dem die Schaumperlen in eine Form gefüllt, expandiert und gleichzeitig mit der Wärme aus dem Dampf verschmolzen werden.

Im Vergleich zum Spritzgussverfahren benötigt das Dampfformverfahren erheblich weniger Druck.  Somit ermöglicht es den Einsatz einer Aluminiumform, die zu 10 bis 20 Prozent der Kosten für ein im Spritzgussverfahren verwendetes Stahlwerkzeug hergestellt werden kann. Darüber hinaus lässt sich der Rohstoffeinsatz signifikant reduzieren.

Die hohe Formstabilität des Werkstoffs ist ein Schlüsselfaktor für die einwandfreie Funktion des Formteils. SunForce™ nutzt die Eigenschaften des m-PPE-Kunststoffs mit seinem im Vergleich zu anderen Polymeren niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten und die Temperatureinflüsse im Herstellungsprozess sind relativ gering – was eine sehr präzise und genaue Produktgestaltung mit komplexen Strukturen ermöglicht. Gleichzeitig lässt die geringe Größe der Schaumperlen das Formen dünner Wände zu, bei gleichbleibend hoher mechanischer Festigkeit und Steifigkeit.

Strategie für den europäischen Markt

Mit einem überzeugenden Portfolio von Hochleistungsmaterialien wie Technische Kunststoffe, Synthesekautschuke, Technische Fasern und Produkte für leistungsfähige Batterien, verstärkt Asahi Kasei Europe die Marketing- und Geschäftsentwicklungsaktivitäten: Klares und erklärtes Ziel ist die europäische Automobilindustrie – dabei spielt SunForce™ eine Schlüsselrolle.

„Wir werden die Anwendungsentwicklung und das technische Marketing von SunForce™ in Deutschland und Europa verstärken. Hier haben wir Anwendungsbereiche wie Batterieteile, Automobilelektronik und Verbundkernanwendungen für Außen- und Innenteile im Visier. Weiterhin stehen medizinische Geräte, Elektronikprodukte und andere fortschrittliche Technologien im Fokus“, erläutert Nobuhiro Kikuchi, Manager für SunForce™ bei Asahi Kasei Europe, die Ambitionen des Unternehmens auf dem europäischen Markt.

Quelle: Asahi Kasei Europe GmbH