Faserverstärkter Kunststoff hilft, wenn‘s heiß hergeht

Vielen ist es schon passiert: Der Pfannenwender aus Kunststoff bleibt aus Versehen auf der noch heißen Herdplatte liegen und beginnt zu schmelzen. Heiße Temperaturen und Kunststoff passen einfach nicht zusammen? Doch, denn Kunststoff ist nicht gleich Kunststoff. Viele Materialien besitzen Eigenschaften, die zusammengefügt als Verbundwerkstoffe – oder auch Composites genannt – extrem hitzebeständig sein können. Diese Eigenschaft spielt insbesondere bei Elektrofahrzeugen eine wichtige Rolle.

Zwar sind Batteriegehäuse und Batteriedeckel in ihrer regulären Anwendung keinen außergewöhnlich hohen Temperaturen ausgesetzt, aber bei einem Schaden- oder Brandfall, können teils extreme Temperaturen auftreten. Deshalb werden seit einiger Zeit in diesem Bereich faserverstärkte Kunststoffe und vor allem so genannte SMC (Sheet Moulding Compounds) eingesetzt. Diese Composites eignen sich besonders gut, weil sie neben einer sehr guten Performance eine sichere, leichte und vor allem kostengünstige Alternative zu Metallen sind. Die Batterieelemente und mit ihnen die Batteriemodule sowie deren Gehäuse stellen eine Schlüsselkomponente für eine bessere Leistung und eine höhere Effizienz moderner Elektrofahrzeuge dar.

Extreme Temperaturen

Auch wenn Brände von Elektrofahrzeugen äußerst selten sind, müssen sie aus Sicherheitsgründen immer mitgeplant werden. Eine besondere Herausforderung sind die hohen Temperaturen, die bei einem Batteriebrand aufgrund der ablaufenden chemischen Reaktionen auftreten. Diese können bei mehreren 100 Grad Celsius liegen und sogar kurzfristig Temperaturen von bis zu 1000 Grad Celsius erreichen.

Im Brandfall Zeit gewinnen

In der Regel befindet sich das Batteriemodul bei E-Fahrzeugen im Boden der Fahrzeuge. Im Falle eines Unfalls sollten die Insassen möglichst viel Zeit haben, das Fahrzeug zu verlassen bzw. von Helfern geborgen zu werden. Daher müssen gerade die im Fahrzeugboden eingesetzten Materialien genau dazu in der Lage sein. Dabei geht es nicht darum, den Brand zu verhindern, sondern Leben, Gesundheit und das Umfeld bestmöglich zu schützen und eine Bergung bzw. Löschung möglichst gefahrlos zu ermöglichen.

Aufgrund spezieller Formulierungsmöglichkeiten sind SMC (Sheet Moulding Compound) hierzu in der Lage und werden daher verstärkt eingesetzt. SMC sind Verbundwerkstoffe aus Kohlefaser, Glasfaser oder Naturfasern, die mit speziell formulierten Harzzusammensetzungen imprägniert sind. Dem Material können neben Kunststoff und Fasern auch hohe Anteile an Flammschutzmitteln, beispielsweise Aluminiumtrihydrat (ATH) – ein mineralisches Flammschutzmittel – beigefügt werden. So lässt sich die Ausbreitung von Bränden einschränken und der Brand verlangsamen bzw. teilweise sogar verhindern. Durch physikalische und chemische Reaktionen bildet sich beim Einsatz von ATH unter anderem Wasserdampf, welcher den Brand herunterkühlt. So bieten Composites Insassen von Elektroautos im Fall der Fälle ein hohes Maß an Schutz.

Bild: Copyright Volkswagen AG