Lanxess: Neues PBT-Compound für Batteriekomponenten von Elektrofahrzeugen - Extrem verzugsarm und besonders flammwidrig - Gemeinsame Materialentwicklung mit Hella

Neben zwei Zellenüberwachungseinheiten wird auch eine Batteriemanagement-Unit mit Pocan AF4130 gefertigt. Das extrem verzugsarme und besonders flammwidrige PBT+ASA dient als Gehäusewerkstoff - (Bild: Hella).

Der Spezialchemie-Konzern Lanxess hat gemeinsam mit der Hella KGaA Hueck & Co., Lippstadt, das neue Compound-Material Pocan AF4130 entwickelt. Es dient als Gehäusewerkstoff für ein Batteriemanagementsystem und zwei Zellenüberwachungseinheiten (Battery Management Unit, BMU, bzw. Cell Monitoring Unit, CMU). Das Blend aus Polybutylenterephthalat (PBT) und ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril) enthält 30 Gewichtsprozent Glasfasern und ein halogenhaltiges Flammschutzpaket. „Besondere Stärken des Werkstoffs sind seine äußerst geringe Neigung zu Verzug und Schwindung sowie seine hohe Flammwidrigkeit. Wir sehen für ihn großes Einsatzpotenzial bei Präzisionsbauteilen für Fahrzeug-Akkusysteme“, erklärt Marc Marbach, Leiter des Sales Segments E&E im Geschäftsbereich High Performance Materials (HPM) von Lanxess. Von der ersten Idee über umfangreiche Tests bis zum Serieneinsatz vergingen demnach nur zweieinhalb Jahre.

Hella fertigt die BMUs und die CMUs für einen deutschen Hersteller von Akkusystemen für Automobile. Die sehr flachen Geräte kommen bereits im Lithium-Ionen-Batteriesystem eines deutschen Kleinwagens zum Einsatz.

Geringe Toleranzen
Die Gehäuse der BMU und CMUs weisen neben großen planen Flächen komplexe Geometrien im Rand- und Innenbereich auf. Sie lassen sich dank ihres innovativen Designs wirtschaftlich als Einzelbauteile spritzgießen. Die Kontaktstifte der Stecker dürfen sich nicht verbiegen, wenn die Gehäuse auf die Platinen montiert werden. Daher sind die Toleranzen für die Abstände zwischen den Steckeraufnahmen und Aussparungen für die Steckerstifte äußerst gering. „Genau hier macht sich die exzellente Maßhaltigkeit unseres Blends Pocan AF4130 bezahlt“, erläutert Marbach.

UL 94-5VA- und UL f1-gelistet
Der Werkstoff erreicht – wie für diese Anwendung gefordert – die beste Einstufung V-0 (0,75 Millimeter) im UL 94-Brandtest der US-Prüfgesellschaft Underwriters Laboratories Inc. Darüber hinaus ist er auf der UL-Yellow Card mit einer guten UL 94-5VA-Klassifizierung (1,5 mm) gelistet. Damit ist er besonders prädestiniert für das Spritzgießen flammgeschützter Gehäuseteile. Außerdem hat er eine UL f1-Listung für den Einsatz in Außenanwendungen unter Wasser- und UV-Einwirkung. „Unserem Compound eröffnen sich daher auch gute Chancen, bei elektrischen Bauteilen wie Photovoltaiksteckern und -anschlussdosen eingesetzt zu werden“, schildert Marbach.

Kaum flüchtige und kondensierbare Emissionen
Oberflächen aus dem Thermoplasten sind den weiteren Angaben nach sehr emissionsarm, was Thermodesorptionsanalysen nach VDA 278 (Verband der Automobilindustrie) bei Lanxess ergaben. Marbach: „Er ist daher auch für viele Anwendungen im Automobil geeignet, in denen sehr niedrige Werte bei flüchtigen und kondensierbaren Emissionen gefordert sind – wie etwa bei Bauteilen für den Autoinnenraum.“

Gut beständig gegen gängigen Batterie-Elektrolyten
Der Blendwerkstoff gilt als hervorragend resistent gegen autotypische Medien wie Kraftstoffe, Öle, Reinigungs- und Pflegemittel. Dies habe er in umfangreichen Medienlagerungstests bewiesen, die Lanxess für Hella nach Vorgaben der von vielen Automobilherstellern angewendeten Lieferantenvorschrift LV 124 durchführte. Er sei auch gut beständig gegen einen in Lithium-Ionen-Akkus weit verbreiteten Elektrolyten. Die entsprechende Prüfung erfolgte zusätzlich unter Last in Anlehnung an DIN EN 22088-3. „An den Probekörpern waren selbst nach 1.000 Stunden Expositionszeit keine Risse zu erkennen“, erklärt Marbach.

Umfangreiche HiAnt-Serviceleistungen
Lanxess unterstützte Hella umfangreich in der Entwicklung der Gehäuseteile. Diese Leistungen sind Teil des Kunden-Servicepaketes HiAnt. So machte HPM Vorschläge zum optimalen Bauteildesign, stellte für die belastungsgerechte, rechnerische Auslegung der Gehäuseteile sowie für Mold-Flow-Analysen Materialkennwerte zur Verfügung und begleitete die ersten Spritzgießversuche. Außerdem bestimmte der Spezialchemie-Konzern für Hella unter anderem per Ionenchromatographie den Halogenidgehalt des Blends und führte einen Geruchstest nach VDA 270 durch.

Weitere Informationen: lanxess.com, www.hella.com

Lanxess AG, Köln

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