EV-batterie-wärmemanagement für die elektronikfertigung von elektrofahrzeugen

Batterien und Elektronik von Elektrofahrzeugen (EV) müssen heute mehr denn je länger halten, schneller arbeiten und Sicherheit garantieren. Um diesen ständig steigenden Anforderungen gerecht zu werden, ist ein zuverlässiges Wärmemanagement erforderlich.

Je mehr Leistung und Kapazität Sie in einen kleinen Raum wie eine Batteriezelle oder eine Platine packen, desto mehr Wärme wird erzeugt. Durch das Wärmemanagement wird übermäßige Wärme sicher von einer Batterie oder einem elektronischen Bauteil abgeleitet, damit diese ordnungsgemäß funktionieren und nicht brennen.

• Bei EV-Batterien umfasst dies normalerweise das Umschließen oder Verkapseln des Teils in Wärmeleitmaterial, auch bekannt als Gap Filler.
• In der Elektronik werden Wärmeleitmaterialien normalerweise direkt auf die Oberfläche elektronischer Komponenten aufgetragen.

Die Temperatur spielt eine große Rolle für die Langlebigkeit, Effizienz und Sicherheit einer Batteriezelle oder eines elektronischen Bauteils.

• Wenn die Temperatur zu niedrig ist, können Leistung, Kapazität oder Performance abnehmen.
• Wenn die Temperatur zu hoch ist, kann es zu einem Qualitätsverlust kommen, der die Lebensdauer des Produkts verkürzt. Zu viel Wärme kann auch Sicherheitsrisiken verursachen, die katastrophale Folgen haben können.

Es wird empfohlen, die Temperatur konstant und gleichmäßig verteilt zu halten. Ein zuverlässiges Wärmemanagement stellt Hersteller jedoch vor Herausforderungen, da übermäßige Wärme aus so vielen verschiedenen Gründen auftritt.

Daher muss jede Batterie mit einem Wärmemanagementsystem ausgestattet sein, das die Batterie vor Überhitzung schützt und die Wärme sicher von den kritischen Komponenten weg leitet.

Batterien und Elektronikbauteile von Elektrofahrzeugen (EV) können aufgrund von Überladung, schneller Entladung oder Umweltfaktoren überhitzen – und dies führt manchmal zu thermischen Ereignissen. Laufende Optimierungen gefährden meist das Wärmemanagement.

• Aufgrund des Ziels, die Batterieleistung zu erhöhen und das Gewicht zu reduzieren, haben die Batteriezellen eine höhere Energiedichte. Die Folge ist eine höhere Wärmeentwicklung auf kleinerem Raum.
• Um die Geschwindigkeit zu erhöhen und die Größe zu verringern, werden elektronische Komponenten miniaturisiert und Funktionen integriert, so dass mehr auf Platinen (PCBs) mit geringer Fläche passt. Je kompakter und leistungsfähiger Platinen werden, desto mehr Wärme erzeugen sie.

Wärmeleitmaterialien sind hochviskos und enthalten stark abrasive Füllstoffe, die zu übermäßigem Verschleiß an materialberührten Teilen der Anlage wie Pumpen, Wellen oder Dichtungen führen. Herkömmliche Wärmeleitpaste-Dosiersysteme erfüllen nicht die Anforderungen an die Langlebigkeit der Produktion. Daraus ergeben sich höhere Ausfallzeiten und Wartungskosten der Geräte. 

Ein korrektes Wärmeleitpaste-Auftragen kann eine Herausforderung sein und verlangt entsprechende Aufmerksamkeit. Bei diesen Pasten handelt es sich oft um Zweikomponenten-Materialien, die im richtigen Verhältnis präzise dosiert werden müssen. Da die Anwendungen auch große Materialmengen erfordern, ist es sehr wichtig, die richtigen und gleichmäßigen Materialmengen zu dosieren, um Luftspalten oder Überlauf zu vermeiden. 

Wärmeleitmaterialien wie Wärmeleitpaste sind sehr dickflüssig und pastös. Wärmeleitmaterialien enthalten auch stark abrasive Partikel, die so hart wie Diamanten sein können. Diese Kombination nutzt sich schnell ab und beschädigt herkömmliche industrielle Dosiersysteme. Mit der häufigen Reparatur oder dem Austausch von Pumpen, Wellen und Dichtungen gehen viele Produktionsausfallzeiten und Wartungskosten einher.

Das richtige Mischen und Auftragen von wärmeleitenden Materialien kann ebenfalls eine Herausforderung darstellen. Bei den Pasten handelt es sich oft um Zweikomponenten-Materialien, die im richtigen Verhältnis präzise dosiert werden müssen. Es ist entscheidend, angemessene und gleichmäßige Mengen zu dosieren, um Luftspalten oder Überlaufen zu vermeiden.

Damit Batterie- und Elektronikmontagelinien mit Wärmeleitmaterialien (TIMs) weiter in Produktion bleiben, sind Dosiersysteme mit den folgenden Anforderungen erforderlich:

• Abriebfeste Komponenten, die den härtesten Bedingungen standhalten
• Präzises und wiederholbares Dosieren, das das Material für Anwendungen mit niedrigem oder hohem Durchfluss richtig verteilt
• Datendownloads – Prozessdaten und Auftragsprotokolle – die Probleme erkennen, bevor sie Ausfallzeiten verursachen
• Einfache Integration in Automatisierungseinrichtungen