Ekspert w dziedzinie materiałów i uszczelnień, Freudenberg Sealing Technologies, opracowuje nowy, szczególnie kompatybilny materiał elastomerowy.
Weinheim, 10 kwietnia 2025 r. – Dzięki zoptymalizowanemu materiałowi uszczelniającemu Freudenberg oferuje alternatywę dla uszczelek termoplastycznych i FKM zawierających PFAS do stosowania w e-mobilności. Nowa seria materiałów jest przetwarzana w procesie formowania wtryskowego, imponuje wyższą wydajnością uszczelniania, zapewnia żywotność baterii i spełnia rosnące wymagania środowiskowe.
Na szybko rozwijającym się rynku pojazdów elektrycznych, kluczem do sukcesu jest lepsza wydajność akumulatorów z krótszym czasem ładowania, maksymalną odpornością na temperaturę i dłuższą żywotnością. Aby to osiągnąć, producenci OEM w Europie i USA potrzebują materiałów, które spełniają również bardziej rygorystyczne krajowe i międzynarodowe przepisy dotyczące ochrony środowiska. Wysokowydajny materiał do takich zastosowań pochodzi z grupy materiałów elastomerowych. Firmie Freudenberg Sealing Technologies udało się opracować materiał, który oferuje istotne korzyści w porównaniu z tworzywami termoplastycznymi w przypadku niekontrolowanego wzrostu temperatury i który przenosi zastosowania akumulatorów w e-mobilności na nowy poziom.
Wykorzystanie zalet materiałowych – uszczelki elastomerowe zamiast termoplastycznych
W tworzywach termoplastycznych tradycyjnie stosowanych do produkcji uszczelek akumulatorów, długołańcuchowa struktura molekularna makrocząsteczek nie jest ze sobą chemicznie usieciowana, a jedynie połączona słabymi siłami międzycząsteczkowymi. Chociaż tworzywa termoplastyczne mogą być elastycznie odkształcane do pewnego stopnia, ulegają one również funkcjonalnie istotnemu odkształceniu plastycznemu podczas ciągłego ładowania i rozładowywania ogniwa akumulatora. Elastomery, których łańcuchy molekularne są chemicznie usieciowane, są inne. W stanie podstawowym łańcuchy polimerowe znajdują się w kuli, która jest ciągnięta lub ściskana pod wpływem obciążeń rozciągających i ściskających. Ze względu na ich entropijną elastyczność, te usieciowane materiały reagują elastycznie i odwracalnie oraz zachowują swój kształt podczas cyklicznej zmiany objętości ogniw akumulatora pod obciążeniem.
„Nasze o-ringi wykonane z nowego elastomeru zapobiegają wyciekaniu elektrolitu z ogniwa akumulatora lub przedostawaniu się zanieczyszczeń do jego wnętrza” – wyjaśnia David Kuhne, inżynier ds. zastosowań w firmie Freudenberg Sealing Technologies. „Nie można myśleć o ogniwie akumulatora jako o sztywnej strukturze – ono „oddycha”. Gdy ogniwo akumulatora jest poddawane wzrostowi temperatury z temperatury otoczenia do zakresu – z reguły – do 60°C, rozszerza się i kurczy w równym stopniu po ochłodzeniu. Elastomery mają znaczną przewagę nad tworzywami termoplastycznymi pod tym ciągłym obciążeniem”, wyjaśnia, ilustrując proces ładowania i rozładowywania.
Doświadczenie w zakresie materiałów – od najnowocześniejszych badań po produkcję na dużą skalę
Podczas opracowywania nowych materiałów do zastosowań w akumulatorach, nacisk kładziony jest zarówno na zrównoważony rozwój, jak i aspekty ekonomiczne. Zasadniczo, im dłużej bateria może być używana, tym bardziej zrównoważone stają się pojazdy elektryczne. Przyczynia się do tego nowy materiał uszczelniający firmy Freudenberg Sealing Technologies. Podczas stosowania nowego materiału w projektach klientów, współczynnik wycieku ogniw akumulatora mający znaczenie dla wydajności został poprawiony o rząd wielkości, tj. dziesięciokrotnie w porównaniu z konwencjonalnymi uszczelkami termoplastycznymi.
Innym istotnym aspektem jest to, że elektrochemia ogniw akumulatorowych jest niezwykle wrażliwa na potencjalne zanieczyszczenia. Dr Stefan Schneider, kierownik działu rozwoju materiałów w Lead Center O-Rings, wyjaśnia: ” Przedwczesna utrata pojemności obserwowana w ogniwie uszczelnionym konwencjonalnymi elastomerami może wynikać z minimalnego, ale jednak obecnego zanieczyszczenia materiału uszczelniającego. Podobny efekt ma wnikanie wilgoci do ogniwa, ponieważ może to spowodować rozkład składników elektrolitu. Aspekty te zostały wzięte pod uwagę przy opracowywaniu nowego materiału”. Ponadto dział inżynierii procesowej zoptymalizował procesy produkcyjne w taki sposób, aby te wysokowydajne uszczelnienia ogniw akumulatorowych mogły być produkowane w dużych seriach.
Rosnący popyt na akumulatory – impuls do rozwoju pojazdów elektrycznych
Jako wiodący dostawca wysokowydajnych materiałów i innowacyjnych produktów, Freudenberg Sealing Technologies przyczynia się do bezpiecznej i zrównoważonej e-mobilności. W samą porę: coroczny raport „Global Electric Vehicle Outlook” publikowany przez Międzynarodową Agencję Energii (IEA) analizuje globalny rozwój w dziedzinie elektromobilności. „Outlook 2024” stwierdza, że globalna flota pojazdów elektrycznych będzie musiała wzrosnąć z poniżej 45 milionów w 2023 r. do 250 milionów pojazdów w 2030 r., aby pozostać na ścieżce do zerowej emisji netto. Spowoduje to również znaczny wzrost zapotrzebowania na wysokowydajne akumulatory. Freudenberg Sealing Technologies również jest z tego zadowolony: „Jako partner rozwojowy dla projektów specyficznych dla klienta, wnosimy wieloletnie doświadczenie w zakresie materiałów i innowacji. Dzięki naszej zaawansowanej analizie i pionowo zintegrowanym procesom produkcyjnym możemy opracowywać i wdrażać konkurencyjne procesy produkcyjne z dużą zwinnością”, podsumowuje David Kuhne.
Źródło: Komunikat prasowy z dnia 10 kwietnia 2025 r.
