Ekspert w dziedzinie materiałów i uszczelnień, firma Freudenberg Sealing Technologies, opracowuje nowy, wysoce kompatybilny materiał elastomerowy.
Weinheim (Niemcy), 10 kwietnia 2025 r. Freudenberg oferuje zoptymalizowany materiał uszczelniający do zastosowań w e-mobilności jako alternatywę dla uszczelek termoplastycznych i FKM zawierających PFAS. Ta nowa seria materiałów jest przetwarzana metodą formowania wtryskowego, zapewnia doskonałą wydajność uszczelniania, zapewnia żywotność baterii i spełnia coraz bardziej rygorystyczne przepisy dotyczące ochrony środowiska.
Na szybko rozwijającym się rynku pojazdów elektrycznych, kluczowymi czynnikami sukcesu są: lepsza wydajność akumulatorów z krótszym czasem ładowania, maksymalna odporność na temperaturę i dłuższa żywotność baterii. Aby sprostać tym wymaganiom, producenci OEM w Europie i Stanach Zjednoczonych potrzebują materiałów, które spełniają również bardziej rygorystyczne krajowe i międzynarodowe normy środowiskowe. Jeden z wysokowydajnych materiałów do takich zastosowań pochodzi z grupy materiałów elastomerowych. Firma Freudenberg Sealing Technologies z powodzeniem opracowała materiał, który przewyższa tworzywa termoplastyczne w przypadku ucieczki termicznej i przenosi zastosowania akumulatorów w e-mobilności na zupełnie nowy poziom.
Wykorzystanie zalet materiałowych – uszczelki elastomerowe zamiast termoplastycznych
Tworzywa termoplastyczne, które są tradycyjnie stosowane do uszczelnień akumulatorów, mają makrocząsteczki o długołańcuchowych strukturach molekularnych, które nie są chemicznie usieciowane, ale zamiast tego są utrzymywane razem przez słabe siły międzycząsteczkowe. Podczas gdy tworzywa termoplastyczne mogą być do pewnego stopnia elastycznie odkształcane, ciągłe ładowanie i rozładowywanie ogniwa akumulatora również powoduje, że z czasem ulegają one funkcjonalnie istotnym odkształceniom plastycznym. Inaczej jest w przypadku elastomerów, których łańcuchy molekularne są usieciowane chemicznie. W stanie podstawowym łańcuchy polimerowe tworzą splątaną kulę, która rozciąga się lub ściska pod wpływem obciążeń rozciągających i ściskających. Ze względu na elastyczność entropijną, te usieciowane materiały reagują elastycznie i odwracalnie, zachowując swój kształt wyjątkowo dobrze podczas cyklicznej zmiany objętości ogniw baterii 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 należy myśleć o ogniwie akumulatora jak o sztywnej konstrukcji – ono „oddycha”. Gdy temperatura w ogniwie akumulatora wzrasta z poziomu otoczenia do – z reguły – zakresu do 60°C, ogniwo rozszerza się, a następnie kurczy w ten sam sposób, gdy stygnie. Elastomery wykazują znaczną przewagę nad tworzywami termoplastycznymi podczas tego ciągłego naprężenia” – wyjaśnia Kuhne proces ładowania i rozładowywania.
Doświadczenie w zakresie materiałów – od najnowocześniejszych badań po produkcję na dużą skalę
Rozwój nowych materiałów do produkcji akumulatorów uwzględnia zarówno zrównoważony rozwój, jak i aspekty ekonomiczne. Ogólnie rzecz biorąc, im dłużej akumulator może być używany, tym bardziej zrównoważone stają się pojazdy elektryczne. Nowy materiał uszczelniający firmy Freudenberg Sealing Technologies przyczynia się do osiągnięcia tego celu.
Podczas stosowania w projektach klientów, nowy materiał był w stanie poprawić wskaźnik szczelności ogniw akumulatora o rząd wielkości – innymi słowy, przyniósł dziesięciokrotną poprawę w porównaniu do konwencjonalnych uszczelek termoplastycznych.
Kolejnym istotnym aspektem jest wyjątkowa wrażliwość elektrochemii ogniw akumulatorowych na potencjalne zanieczyszczenia. Dr Stefan Schneider, kierownik ds. rozwoju materiałów w centrum wiodącym O-Rings, wyjaśnia: „Przedwczesna utrata pojemności, którą zaobserwowano w ogniwach uszczelnionych konwencjonalnymi elastomerami, może wynikać z minimalnych, ale wciąż obecnych zanieczyszczeń w materiale uszczelniającym. Przenikanie wilgoci do ogniwa ma podobny efekt, ponieważ może powodować rozkład składników elektrolitu. Aspekty te zostały wzięte pod uwagę podczas opracowywania nowego materiału”. Ponadto, inżynieria procesowa zoptymalizowała techniki produkcyjne do tego stopnia, że możliwe jest produkowanie tych wysokowydajnych uszczelek ogniw akumulatorowych w dużych seriach.
Rosnący popyt na akumulatory napędza ekspansję pojazdów elektrycznych
Jako wiodący dostawca wysokowydajnych materiałów i innowacyjnych produktów, Freudenberg Sealing Technologies odgrywa kluczową rolę w rozwoju bezpiecznej i zrównoważonej e-mobilności. A czas jest idealny: Coroczny raport Międzynarodowej Agencji Energii (IEA) „Global Electric Vehicle Outlook” ujawnia globalny rozwój mobilności elektrycznej. Według „Outlook 2024” światowa flota pojazdów elektrycznych musi wzrosnąć z mniej niż 45 milionów pojazdów w 2023 r. do 250 milionów do 2030 r., aby utrzymać się na drodze do zerowej emisji netto. Spowoduje to również gwałtowny wzrost zapotrzebowania na wysokowydajne akumulatory. Freudenberg Sealing Technologies jest zadowolony: „Jako partner rozwojowy dla projektów specyficznych dla klienta, wnosimy wieloletnie doświadczenie w zakresie materiałów i innowacji. Dzięki naszym zaawansowanym metodom analitycznym i pionowo zintegrowanym procesom produkcyjnym możemy opracowywać i wdrażać konkurencyjne rozwiązania produkcyjne z dużą zwinnością”, podsumowuje David Kuhne.
Źródło: Komunikat prasowy z dnia 10 kwietnia 2025 r.
