Kleben und Abdichten an Batteriesystemen und E-Antrieben
Anwendungsfeld: Verarbeitung
Bild: Schnitt durch ein Batteriemodul: verklebte Zellen im Aluminiumgehäuse, Deckeldichtung und Gap Filler zur Kühlplatte
Anwendungsbeschreibung zum Kleben in Batterie und E-Mobility
Ein Batteriemodul besteht aus zahlreichen Kleb- und Dichtstellen: Zellen werden im Gehäuse fixiert, Deckel abgedichtet, Wärme über Gap Filler an die Kühlplatte übertragen sowie Sensoren und Anbauteile sicher befestigt. Diese Verbindungen müssen über die gesamte Fahrzeuglebensdauer hinweg Vibrationen, Temperaturwechsel von –40 °C bis +85 °C und Feuchtigkeit standhalten. Gleichzeitig müssen sie sich in automatisierten Serienprozessen zuverlässig verarbeiten lassen.
Silikone bieten dafür Eigenschaften, die in Batterie- und E-Mobility-Anwendungen besonders gefragt sind: Dauerelastizität, elektrische Isolation, Temperaturbeständigkeit und hohe Alterungsstabilität. Schnellhärtende 2K-Silikone eignen sich für die Fixierung von Zellen mit hoher Anfangsfestigkeit. 1K-RTV-Silikone kommen beim Abdichten von Deckeln und beim Kleben von Anbauteilen zum Einsatz. Wärmeleitende Gap Filler gleichen Spalte zur Kühlplatte aus und unterstützen das Thermomanagement. Vom Prototypen aus der Kartusche bis zur Serienanwendung an der Fassanlage bleibt die Chemie dabei vergleichbar.
In der E-Mobility zählt nicht nur die passende Kleb- oder Dichtlösung, sondern auch eine verlässliche Versorgung: Serienlaufzeiten bis 2036, definierte Mindestrestlaufzeiten, Allokationen beim Hersteller und passende Gebinde für vorhandene Dosieranlagen sollten früh berücksichtigt werden.
Wir bieten Ihnen für Batterie- und E-Mobility-Anwendungen Silikon-Kleb- und Dichtstoffe von DOWSIL™, CIPG-Systeme von SILASTIC™ sowie wärmeleitende Gap Filler von Dow. Ergänzt wird das Portfolio durch Vergussmassen, Klebebänder und die technische Abstimmung mit Ihrem Dosieranlagenbauer. Mehr zum Branchenumfeld finden Sie unter E-Mobility und Batteriemanagement.
Vorteile von Silikon-Klebstoffen in Batterie und E-Antrieb
Gegenüber Butyl-, MS-Polymer- oder Epoxidlösungen bieten Silikone in Batteriesystemen folgende Vorteile:
- dauerelastisch von –45 °C bis +200 °C
- elektrisch isolierend mit hoher Durchschlagsfestigkeit
- 2K-Silikone mit hoher Anfangsfestigkeit: Bauteile bleiben nach dem Fügen ohne zusätzliche Fixierung in Position
- 1K-RTV-Typen härten bei Raumtemperatur aus – ohne zusätzlichen Ofenprozess
- neutralvernetzend und nicht korrosiv gegenüber Kupfer, Aluminium und Zellkontakten
- vergleichbare Chemie vom 400-ml-Kit bis zum 250-kg-Fass
- wärmeleitende Gap Filler mit niedriger Härte zum Ausgleich von Toleranzen zur Kühlplatte
- CIPG-Deckeldichtungen bleiben für Service und Second-Life-Demontage lösbar
- IMDS-Daten und Analysenzertifikate für Dow-Produkte verfügbar
Anforderungen an Klebstoffe für Batterie und E-Mobility
Aus unseren E-Mobility-Projekten der letzten Jahre haben sich sechs Anforderungen ergeben, die möglichst früh geklärt werden sollten:
Anfangsfestigkeit und Taktzeit
Zellen und Anbauteile müssen nach dem Fügen ohne Hilfsvorrichtung in Position bleiben. Schnellhärtende 2K-Silikone und standfeste 1K-Typen mit hoher Grünfestigkeit können das leisten. Entscheidend ist, dass Topfzeit, Mischdüse und Anlage aufeinander abgestimmt sind.
Gebinde und Anlage
Ob Kartusche, 400-ml-Kit, 25-kg-Pail, Hobbock oder 250-kg-Fass: Der Innendurchmesser des Gebindes muss zur Fassfolgeplatte passen. Wir klären Gebindegeometrie und Mischer möglichst vor der ersten Bemusterung.
Haltbarkeit und Versorgung
Viele Anwender akzeptieren nur Ware mit mindestens halber Restlaufzeit. Bei Serienlaufzeiten bis 2036 sollten Allokation, Lagerbestand und eine mögliche Zweitquelle früh zur Versorgungssicherheit eingeplant werden.
Werkstoffpaarung
Aluminiumdruckguss, Edelstahl 1.4301, Pouchfolie, PU-Verkleidungen oder Keramik auf Aluminium: Jede Werkstoffkombination benötigt eigene Haftungsprüfungen und gegebenenfalls einen definierten Klebespalt, zum Beispiel über Glasperlen.
Wärmeweg
Gap Filler zwischen Modul und Kühlplatte müssen wärmeleitend, weich und gut dispensierbar sein. Ob eine Masse oder eine Folie besser geeignet ist, hängt maßgeblich von den Toleranzen in der Anwendung ab.
Freigaben des Fahrzeugherstellers
Manche OEM-Vorgaben erlauben Erprobungen nur auf der Serienanlage oder schließen den Bezug über den Handel aus. Solche Rahmenbedingungen stimmen wir vor der technischen Auslegung mit Ihnen ab.
Von der Kartusche zur Fassanlage
Ein typischer Weg in die Serie beginnt mit der 400-ml-Doppelkartusche und einem Statikmischer für Muster und C-Muster-Phase. Danach folgen Pails und Hobbocks für die Vorserie, bis hin zur 250-kg-Fassanlage mit vollautomatischer Applikation. DOWSIL™ EA-3838 mit Mischungsverhältnis 3:1 sowie DOWSIL™ 7091 und DOWSIL™ 7092 sind in mehreren Gebindegrößen verfügbar, sodass Prüfergebnisse über die Entwicklungsstufen hinweg besser übertragbar bleiben. Für Deckeldichtungen kann zusätzlich der CIPG-Prozess mit SILASTIC™ RBL 9694 sinnvoll sein – mehr dazu auf unserer Seite FIPG/CIPG-Dichtungen.
Aus der Praxis: Batterie und E-Mobility in tewipack-Projekten
Aus über 1.000 dokumentierten Klebeanwendungen unserer Projekthistorie stammen diese Beispiele mit Dow-Produkten aus dem E-Mobility-Umfeld.
Elektrofahrzeug
Verklebung von Pouch-Zellen im Druckgussgehäuse
Zugekaufte Pouch-Batteriezellen werden in einem Aluminiumdruckgussgehäuse verklebt. Gefordert war ein schnellhärtender 2K-Silikonklebstoff im Mischungsverhältnis 3:1. Geliefert wurde in 490-ml-Kartuschen, 400-ml-Kits, 25-kg-Pails, Hobbocks und 250-kg-Fässern. Zusätzlich wurde der Hobbock-Innendurchmesser auf die vorhandene Anlage geprüft. Akzeptiert wird nur Ware mit Haltbarkeit bis mindestens Mitte des Folgejahres.
Lösung: DOWSIL™ EA-3838 Fast Adhesive, Serienlaufzeit bis etwa 2036.
Stand: C-Muster, Serienfreigabe ausstehend
Restlaufzeit und Gebindegeometrie früh spezifizieren
Geländewagen in Elektroausführung
Kühlerfrontmaske vollautomatisch verklebt
Die Frontmaske wird im Werk vollautomatisch aus 250-kg-Fässern verklebt. Entscheidend sind die hohe Anfangsfestigkeit, damit das großflächige Bauteil direkt nach dem Fügen ohne Fixierung hält, sowie konstante Verarbeitungseigenschaften über die gesamte Fassentnahme.
Lösung: DOWSIL™ 7091 schwarz und DOWSIL™ 7092 schwarz aus dem Fass.
Applikation: vollautomatisiert, Fassanlage
Ladeinfrastruktur
Verkleidung an einer Ladesäule
Eine Verkleidung aus Polyurethan wird an einer Ladesäule für Elektrofahrzeuge elastisch verklebt. Gefordert sind Witterungsbeständigkeit und Spannungsaufnahme bei unterschiedlichen Materialbewegungen.
Lösung: DOWSIL™ 7092 weiß.
Nutzfahrzeug-Batterie
Keramik auf Aluminium wärmeleitend verklebt
In Zusatzheizungen für Batteriesysteme wird Keramik auf Aluminium wärmeleitend verklebt. Zur Sicherung eines Mindestklebespalts wünschte der Anwender eingemischte Glasperlen von 300 bis 320 µm. Darstellbar waren 250 µm, alternativ wurde ein angepasstes Aushärteprofil betrachtet. Verfügbar waren Gebinde von der 20-oz-Kartusche bis zum 50-kg-Kit, bei einer geplanten Laufzeit bis 2035.
Bemustert: DOWSIL™ TC-2035 CV in kundenspezifischer Formulierung mit 250-µm-Glasperlen.
Herausforderung: stark unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten
Elektrofahrzeug
Gap Filler und Gehäusedichtung als Paket
Für eine neue Wasserpumpengeneration wurden ein wärmeleitender Gap Filler und ein Dichtungssilikon gemeinsam qualifiziert und in 20-oz-Kartuschen bemustert. Vorgabe des Fahrzeugherstellers: Alternativen dürfen nur auf der Serienanlage appliziert werden. Die Frage nach dem passenden Gebinde – Doppelkartusche oder Anlage – erforderte mehrere Abstimmungsrunden.
Qualifiziert: DOWSIL™ TC-4535 CV als Gap Filler und DOWSIL™ EA-6060 Adhesive, später TC-4530 CV mit Re-Pack-Konzept.
Gebinde: 142-g-Doppelkartusche, 2-kg-, 6,8-kg- und 40-kg-Kit
E-Bike-Antrieb
Baugruppen auf Leiterplatten gegen Vibration fixiert
Baugruppen auf Leiterplatten eines E-Bike-Antriebs werden mit einer Formed-in-Place-Raupe gegen Vibration gesichert. Das Gehäuse wird ultraschallverschweißt, eine Dichtfunktion ist daher nicht erforderlich. Im Fokus stand die Lagerfähigkeit: rund zwölf Monate ab Produktion, garantiert bei Anlieferung jedoch nur 180 Tage.
Lösung: DOWSIL™ 7091 schwarz.
Beschaffung bei RTV-Silikonen eng am Verbrauch führen
Produktempfehlungen für Batterie und E-Mobility
Hier finden Sie eine Auswahl an Silikonklebstoffen, Dichtstoffen und Gap Fillern. Alle verfügbaren Produkte der Marke DOWSIL™ können Sie in unserem Online-Shop kaufen.
Ihr Ansprechpartner
Bei technischen Fragen zu Ihrer Anwendung oder unseren Produkten wenden Sie sich gerne an:
Philipp Dengel
Technischer Berater / Labor
Produktinfos für Batterie und E-Mobility herunterladen
Häufige Fragen
Silikone bleiben über einen weiten Temperaturbereich elastisch, altern nur gering und isolieren elektrisch. MS-Polymere und Polyurethane können bei mechanischer Festigkeit Vorteile haben, sind bei Wärme- und Kältewechseln jedoch anders zu bewerten. Butyl-Dichtstoffe lassen sich chemisch nicht pauschal durch Silikon ersetzen – hier braucht es eine genaue Prüfung des vorhandenen Dichtkonzepts.
Je nach Temperatur und Raupenstärke kann die Handlingsfestigkeit innerhalb von Minuten bis etwa einer Stunde erreicht werden. Die hohe Anfangsfestigkeit ermöglicht häufig ein Weiterverarbeiten ohne zusätzliche Fixierung. Für getaktete Linien empfehlen wir Freigabeversuche mit mehreren Chargen.
DOWSIL™ 7091 und DOWSIL™ 7092 sind als 310-ml-Kartusche, 20-Liter-Eimer und 250-kg-Fass erhältlich. DOWSIL™ EA-3838 ist als 400-ml-Doppelkartusche, 25-kg-Pail je Komponente, Hobbock und Fass verfügbar. Vor der Bestellung sollte geprüft werden, ob Innendurchmesser und Folgeplatte der Anlage zum Gebinde passen.
Bewährt haben sich Rahmenverträge mit Allokation beim Hersteller, definierte Mindestrestlaufzeiten bei Anlieferung und ein Lagerkonzept, das RTV-Silikone eng am tatsächlichen Verbrauch führt. Bei Sonderformulierungen sollten Mindestmengen und Nachschub vor der Serienfreigabe geklärt werden.
Dispensierbare Gap Filler passen sich Toleranzen und Unebenheiten gut an und lassen sich automatisiert auftragen. Wärmeleitfolien sind sauber in der Handhabung und direkt belastbar, benötigen jedoch definierte Spaltmaße. Bei Batteriemodulen mit größeren Toleranzen ist ein Gap Filler häufig die geeignetere Lösung.
Neutralvernetzende Silikone spalten Alkohol ab, der weder korrosiv noch oxidierend wirkt. Kritisch können flüchtige Siloxane an Kontakten und Relais sein. In solchen Fällen helfen Produkte mit kontrollierter Flüchtigkeit oder eine räumliche Trennung. Wenn in einer Anwendung grundsätzlich keine Silikone eingesetzt werden sollen, beraten wir auch zu Alternativen wie PU-, Epoxid- oder Folienlösungen.