Isolierschläuche

ePTFE Membranen in Batterieentlüftungen: Tests zur Qualitätssicherung

Insbesondere um einen sicheren, langfristigen Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien in motorisierten Fahrzeugen zu gewährleisten, sind funktionale Entlüftungssysteme zur Kompensation von Temperatur- und Druckschwankungen essenziell. Die zum Schutz vor externen Einflüssen abgedichteten Batteriegehäuse sind aufgrund der Ermangelung an Austauschoptionen höchst anfällig gegenüber Druck- oder Temperaturveränderungen. Werden diese nicht kompensiert werden, so kann eine Beschädigung der Batterien resultieren. Dieses Problem kann mit adäquaten Entlüftungslösungen gelöst werden. Diese ermöglichen das Entweichen von Gasen und verhindern das Entstehen gravierender Druck- und Temperaturgradienten. Speziell in passiven Belüftungssystemen werden die GREMCO ePTFE-Membranen sehr erfolgreich eingesetzt. Diese bestehen aus expandiertem Polytetrafluorethylen und verhindern das Eindringen von externen Partikeln, während winzige Öffnungen das Entweichen von Gasen ermöglicht und somit die Funktionalität der Belüftung langfristig sicherstellen. Um die notwendigen Leistungsindikatoren im Rahmen der Qualitätssicherung sicherzustellen, werden verschiedene Testverfahren durchgeführt. Diese sind:

• Der Water Entry Pressure (WEP) Test
• Der Airflow Test

Water Entry Pressure (WEP) Test

Unter dem Water Entry Pressure Test ist die Überprüfung des Wassereintrittsdrucks zu verstehen. Der Wassereintrittsdruck wiederum ist der Mindestdruck, welcher erforderlich ist, um Wasser durch die größte der winzigen Öffnungen in der ePTFE Membran zu pressen. ePTFE Membranen sind zwar generell hydrophob und resistent gegenüber einem Durchbruch von Wasser. Unter erhöhten Druckbedingungen ist es allerdings möglich, Wasser durch diese zu zwingen. Der Wassereintrittsdruck ist also ein Indikator für die Eignung der Membran als hydrophober Filter in industriellem Kontext zu fungieren. Diese Eignung hängt von der Porengröße, der freien Oberflächenenergie sowie der Dicke der Membran, den Größen der Öffnungen in der Membranoberfläche und von der Oberflächenspannung der Flüssigkeit ab.

Im Allgemeinen kann festgehalten werden: Je kleiner die nominale Porengröße der Membran, desto mehr Druck ist notwendig, um das Eindringen von Wasser zu ermöglichen und desto höher ist der Wassereintrittsdruck. Der Water Entry Pressure Test wird bei einer Vielzahl unserer Chargen an ePTFE Membranen durchgeführt. Dies dient neben der beschriebenen Qualitätssicherung weiterhin der Sicherstellung einer adäquaten Verbindung der Membran mit dem Trägermaterial. Das Prinzip des WEP Tests kann anhand der nachfolgenden Abbildung nachvollzogen werden.

Der Airflow Test bei ePTFE Membranen

Beim Airflow Test wird der Luftstrom, welcher die Membran in einem vorbestimmten Zeitraum bei einem feststehenden Druckgradienten durchströmt, gemessen. Es wird also das Entweichen der Luft durch die Öffnungen in der ePTFE Membran unter genormten Testbedingungen ermittelt. Der resultierende Wert hängt neben dem Druckunterschied unter anderem von der Größe der Öffnungen in der Membran, der Luftbeschaffenheit sowie der Porengröße, der freien Oberflächenenergie sowie der Dicke der Membran ab. Ein Luftstromwert innerhalb der erwünschten Grenzwerte als Resultat des Airflow Tests garantiert die volle Funktionalität der Membran zur Entlüftung. Somit wird ebenfalls die Schutzwirkung der Membran zur Vermeidung von gravierenden Druck- und Temperaturgradienten nachgewiesen. Das Prinzip des Airflow Tests kann anhand der nachfolgenden Abbildung begutachtet werden.