Bei Dosier- und Klebeprozessen in der Batteriepackmontage kommen unterschiedliche Materialien und Verfahren zur Anwendung. Die Abdichtung des Batteriepackdeckels und der Auftrag der Wärmeleitpaste in der Batteriewanne erfordern absolute Prozesssicherheit: Entsteht hier Ausschuss, wird es teuer. Die Liebherr-Verzahntechnik GmbH testet auf den Versuchsanlagen im Kemptener Tech-Center die Automation der Klebe- und Dosierapplikationen und bietet kundenindividuelle und prozesssichere Anwendungen aus einer Hand.
Kempten (Deutschland), 07/2023 – In der Batteriepackmontage wird an zwei entscheidenden Stellen dosiert: Zunächst wird vor dem Einsetzen der Batteriemodule eine Wärmeleitpaste – der Gap-Filler – auf dem Boden der Batteriewanne aufgetragen, um die Wärmeabfuhr zu gewährleisten. Beim sogenannten Sealing wird schließlich das Gehäuse des Batteriesystems abgedichtet. Präzision und Prozesssicherheit sind hierbei essenziell, denn Fehler an diesen Stellen können folgenreich und teuer werden.
Wärmemanagement
In Hochvoltbatteriesystemen spielt das Wärmemanagement eine maßgebliche Rolle, um die Lebensdauer der Batterien zu verlängern und ihre Sicherheit und Effizienz zu gewährleisten. Ohne eine effektive Wärmeableitung kann die Temperatur im Inneren des Batteriepacks unkontrolliert steigen. Durch Überhitzung kann ein thermisches Durchgehen (Thermal Runaway) ausgelöst werden, was Brände oder Explosionen zur Folge hat. Eine erhöhte Betriebstemperatur kann zudem die Alterung der Batteriezellen beschleunigen und die Lebensdauer des Batteriepacks verkürzen.
Gap-Filler oder Thermal Interface Materials (TIMs) sorgen hier für die Wärmeabfuhr von den Batteriemodulen bzw. -zellen in das Kühlsystem. Ihr Auftrag in flüssiger Form erzielt eine optimale Benetzung und somit die thermische Anbindung an die Wärmequelle und -senke. Der Auftrag von Gap-Fillern oder TIMs muss präzise und ohne Lufteinschlüsse erfolgen. Nur dann ist ein effektiver Wärmetransfer gewährleistet, so dass Elektronik und Batteriezellen sicher und langlebig im optimalen Temperaturbereich arbeiten können.
Abdichten der Gehäuse (Sealing)
Um sie vor Umwelteinflüssen zu schützen und ihre Leistung, Haltbarkeit und Sicherheit zu gewährleisten, müssen Hochvoltbatterien absolut dicht sein. Luftfeuchtigkeit, Schmutz und Verunreinigungen können die Batterien beeinträchtigen und ihre Lebensdauer verkürzen. Eine vollständige Abdichtung verhindert zudem das Austreten umweltschädlicher Elektrolyte. Die Gehäusedichtungen können auch mit Heißklebern – meist Heißbutyl – aufgebracht werden, die auch auf unregelmäßigen Oberflächen eine schnelle, effiziente und vollständige Abdichtung bei hoher Temperaturbeständigkeit bieten.
Herausforderungen im Prozess
Beim Dosieren von Flüssigklebern sind eine exakte Linienführung und saubere Nahtübergänge für die Qualität entscheidend. Unregelmäßigkeiten der Dosierraupe können die Dichtungsleistung beeinträchtigen. Daher besteht die Herausforderung beim Materialauftrag generell darin, die Kontrolle über die Dosierparameter zu behalten. So wird sichergestellt, dass der Auftrag während des gesamten Dosiervorgangs gleichmäßig erfolgt.
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