Farasis entwickelt optimierte Batteriemodule gegen thermisches Durchgehen

Das auf Lithium-Ionen-Batterietechnologie spezialisierte chinesische Unternehmen Farasis Energy hat ein Modulkonzept entwickelt, das „Thermal Propagation“ – das thermische Durchgehen des Moduls im Schadensfall – bei seiner neuesten Zellgeneration verhindert.

Dies sei von unabhängigen Laboren auf Modul- und Pack-Ebene getestet und bestätigt worden, teilte das Unternehmen mit. Die Batteriesicherheit werde dadurch deutlich erhöht. Das sei ein wichtiger Vorteil für die Hersteller von Elektroautos angesichts der immer strengeren Sicherheitsstandards. Ein Upgrade von aktuellen Batteriepacks auf die neuen Module sei ohne Produktionsumstellung möglich, heißt es.

Batteriehersteller haben in den letzten Jahren die Energiedichte ihrer Zellen aufgrund steigender Nachfrage nach größeren Reichweiten deutlich erhöht. Mit zunehmender Energiedichte steigen auch die Auswirkungen im Falle eines „thermischen Runaways“ und die Vorschriften werden diesbezüglich immer strenger. Ein thermischer Runaway tritt auf, wenn Lithium-Ionen-Zellen eine bestimmte Temperatur überschreiten oder beschädigt werden. Dies führt zur Bildung von Gas mit heißen Partikeln sowie zu einer Wärmeentwicklung mit sehr hohen Temperaturen. Bei größeren Zellen löst dies in der Regel eine Kaskadenreaktion auf Modul- und Pack-Ebene aus, die sogenannte thermische Propagation.

Mit steigender Energiedichte könne der thermische Runaway bei Lithium-Ionen-Batterien zu ernsthaften Sicherheitsproblemen führen, erklärt Farasis. Gleichzeitig seien alle Hersteller von Elektrofahrzeugen aufgrund der neuen Gesetzgebung gezwungen, ihr Design so anzupassen, um im Falle eines thermischen Durchgehens der Reaktion mindestens fünf Minuten standzuhalten. Dies solle den Insassen ausreichend Zeit geben, das beschädigte Fahrzeug zu verlassen. Bei künftigen Aktualisierungen der Vorschriften würden diese fünf Minuten wahrscheinlich auf einen unbegrenzten Zeitrahmen ausgedehnt.

„Mit modernen Entwicklungsmethoden wie virtuellem Prototyping und Schnelltestverfahren hat Farasis nun ein Design entwickelt, das diese Reaktion bei einer definierten Anzahl von Zellen für seine neueste Zellchemie – Generation 4 – mit nickelreichen Hochenergiezellen (NMC 811 und noch höherem Nickelgehalt) stoppen kann“, sagt Dr. Keith Kepler, CTO und Mitgründer von Farasis. „Dies wurde mit Pouch-Zellen erreicht, durch Tests an unabhängigen Instituten nachgewiesen und auf Modul- und Pack-Ebene bestätigt.“

Die Serienproduktion der sicherheitsoptimierten Batteriemodule und -packs von Farasis ist für 2025 geplant. Erste Kundenanfragen und Anwendungen werden laut dem Unternehmen bereits bearbeitet. Ein Umstieg von aktuellen Batteriepacks auf Packs mit angepassten Modulen werde ohne wesentliche Designänderungen und ohne Produktionsumstellung möglich sein.