Entwicklung eines neuen Prüfverfahrens

Aufgabe

Lithium-Ionen-Batterien sind ausgesprochen sicherheitskritische Komponenten in E-Fahrzeugen. Lithium ist ein sehr reaktionsfreudiges Metall, bei dessen Reaktion mit Wasser unter großer Wärmeentwicklung ätzende Lithiumlauge sowie leicht entzündlicher Wasserstoff entstehen. Ein Eindringen von Wasser in die Batteriezellen muss daher unbedingt verhindert werden. Um gleichzeitig das Ausgasen der Batterie zu ermöglichen, arbeiten Batterie-Belüftungssysteme mit Membranen, die einerseits einen ungehinderten Gasaustritt ermöglichen, andererseits aber eine sichere Barriere für Wasser darstellen.

MANN+HUMMEL, Weltmarktführer für Filterlösungen, entwickelte ein für den Einsatz in E-Fahrzeugbatterien optimiertes innovatives Belüftungssystem, das auf einer neuartigen Membran basiert. Um bei der Fertigung sicherzustellen, dass die verbauten Membranen keine Leckagen aufweisen, bedurfte es allerdings auch eines neuen Prüfverfahrens, da das bisherige Verfahren mit dem neuartigen Membranmaterial nicht funktionierte.

Lösung

Weil diese Aufgabe neben Hard- und Software-Know-how auch physikalisches Verständnis, Safety-Expertise und fertigungstechnologische Erfahrung erforderte, wandte MANN+HUMMEL sich an NewTec. Ausgehend von einer Analyse der physikalischen Gegebenheiten evaluierten die Spezialisten von NewTec zunächst verschiedene optische und elektrische Verfahren. Schließlich wurde eine Lösung entwickelt, die auf einem hochsensiblen Separator basiert und alle Anforderungen an Sicherheit, Zuverlässigkeit und technische Umsetzbarkeit gerecht wurde.

Nach Entwicklung des Prüfverfahrens übernahm NewTec auch das Design der Auswertelektronik sowie die Programmierung der Software, die das Sensorsignal für eine externe speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) übersetzt. Um den Prüfsensor funktional abzusichern, wurden verschiedene Safety-Funktionen zur Überwachung der Funktionalität von Sensor, Leitungen und Software installiert.

Zur einfachen Integration des Sensors in die Membranproduktion konstruierte NewTec ein passendes Gehäuse für Sensor und Auswertelektronik. Um Mann+Hummel eine einbaufähige Komplettlösung liefern zu können, produziert NewTec das Gehäuse in kleiner Serie selbst und verbaut auch gleich Sensor und Hardware.