Das Wachstum in der Produktion von Elektrofahrzeugen treibt die Nachfrage nach Materialien an, die in der Lage sind, die Ausbreitung eines thermischen Durchgehens zwischen Lithium-Ionen-Batteriezellen und nach außen zu verhindern oder zu verzögern.

Neue Materialien werden fast 40 % des Marktes erreichen

Derzeit decken Verkapselungsschäume und Glimmerplatten zusammen über 80 % des Marktes für Brandschutzmaterialien für Elektrofahrzeugbatterien ab. IDTechEx geht jedoch davon aus, dass ihr kombinierter Marktanteil mit der zunehmenden Verbreitung neuer Technologien sinken wird. Ihren Schätzungen zufolge werden neuartige Materialien dank ihrer Vorteile in Bezug auf Wärmedämmung, Gewichtsreduzierung und funktionale Integration bis 2037 einen Marktanteil von fast 40 % erreichen.

Das Beratungsunternehmen weist darauf hin, dass keine Einzellösung unter allen Bedingungen vollkommen wirksam ist. Die Auswahl hängt von Faktoren wie Batteriedesign, Zellformat und Sicherheitsanforderungen ab.

Intumeszierende Polymere zur Reduzierung von Komponenten

Intumeszierende Polymere gewinnen als Alternative zu herkömmlichen Materialien zunehmend an Bedeutung. Diese Verbindungen dehnen sich bei hohen Temperaturen aus und bilden eine isolierende Barriere, die die Ausbreitung von Hitze und Feuer eindämmt. Ihr Hauptvorteil liegt in der Möglichkeit, mehrere Funktionen in einem einzigen Bauteil zu vereinen. So kann beispielsweise eine Zellstütze oder ein Separator aus einem intumeszierenden Polymer mehrere derzeit verwendete Materialien ersetzen und dabei einen gleichwertigen Schutz bieten.

IDTechEx erwartet zudem einen verstärkten Einsatz von feuerbeständigen Beschichtungen, insbesondere bei Anwendungen, die dünne, leichte Schichten erfordern.

Aerogele für leichte Wärmedämmung

Aerogele stellen eine weitere Technologie mit erheblichem Wachstumspotenzial dar, sowohl für den Schutz der einzelnen Zellen als auch für die Isolierung des gesamten Akkupacks. Diese Materialien vereinen geringe Dichte und reduzierte Wärmeleitfähigkeit mit Werten unter 0,05 W/m·K (laut Daten von IDTechEx). Diese Eigenschaften ermöglichen es, den Wärmetransfer zu begrenzen, ohne das Gewicht des Systems übermäßig zu erhöhen – ein wichtiger Faktor für die Reichweite und Effizienz von Elektrofahrzeugen. Das Beratungsunternehmen geht davon aus, dass Aerogele einen bedeutenden Marktanteil erreichen werden, obwohl die benötigte Materialmenge relativ gering ist.

Schäume und Phasenwechselmaterialien

Schäume, Verkapselungsmaterialien und Phasenwechselmaterialien (PCM) werden vorwiegend in Batteriesystemen mit zylindrischen Zellen eingesetzt. IDTechEx hebt hervor, dass der Einsatz von Schutzschäumen in Tesla-Batterien zu deren verstärkter Verbreitung in der Branche beigetragen hat. Unter diesen Lösungen bietet die Beratungsfirma Schäumen eine besonders attraktive Kombination aus Wärmedämmung und geringem Gewicht.

Unterdessen werden Verkapselungsmaterialien und Phasenwechselmaterialien weiterhin in kleineren Batteriesystemen Anwendung finden, insbesondere wenn kein aktives Wärmemanagement eingesetzt wird, obwohl sie nur ein kleineres Marktsegment darstellen.

Wachstum angetrieben durch die Produktion von Elektrofahrzeugen

IDTechEx stellt einen Zusammenhang zwischen der Entwicklung des Marktes für flammhemmende Materialien und dem Anstieg der Elektrofahrzeugproduktion sowie dem Bedarf an verbesserter Batteriesicherheit her. Das Beratungsunternehmen stellt fest, dass die monatlichen Verkaufszahlen von Elektrofahrzeugen in Europa zwischen Februar und April 2016 trotz hoher Ölpreise um 40 % gestiegen sind. Mit zunehmender Produktion und der Beibehaltung unterschiedlicher Zellformate wird auch der Bedarf an spezifischen Lösungen zur Verhinderung oder Begrenzung der Ausbreitung thermischer Zwischenfälle steigen.