Elektromobilität – Plasmabehandlung für hocheffiziente Antriebs- und Speichersysteme
Die Verbreitung der Elektromobilität ist ein entscheidendes Zukunftsthema. Neue Antriebs- und Speichersysteme sind Entwicklungsschwerpunkte aller führenden Automobilhersteller und Elektronikzulieferer. Substantiell für den Erfolg ist die Entwicklung effektiver Antriebsmotoren (Elektromotoren) mit hohem Wirkungsgrad sowie leichter und effizienter Energiespeicher (Batterien, Brennstoffzellen).
Für die Herstellung derartiger High-Performance-Systeme müssen innovative Materialverbunde geschaffen werden. Zusätzlich müssen die Oberflächen der eingesetzten Materialien gezielt funktionalisiert werden. Die Openair-Plasma® Aktivierung verbunden mit einer PlasmaPlus® Funktionsbeschichtung bietet der Industrie hierfür ein einzigartiges Verfahren mit hervorragenden Ergebnissen. Die Openair-Plasma® Technologie überzeugt sowohl durch die Einfachheit der Anwendung als auch durch die Eigenschaften der erzeugten Funktionsbeschichtungen.
Hochleistungsbatterien: Inline-Plasmaaktivierung zum zuverlässigen Verkleben und Abdichten von Gehäusen
Moderne Batteriesysteme bestehen häufig aus ausgeklügelten Stapeln von miteinander verbundenen Batteriezellen, die in einem gemeinsamen Gehäuse eingeschlossen sind. Häufig werden unpolare, säurebeständige Materialien wie modifizierte Kunststoffe verwendet, sowohl bei der Beschichtung der Stacks als auch beim anschließenden Füge- und Dichtungsprozess des Batteriegehäuses.
Die Openair-Plasma® Vorbehandlung (Plasmaaktivierung) ermöglicht eine effiziente Aktivierung der Oberflächen von unpolaren Kunststoffen und Verbundwerkstoffen, die sonst nur schwer zu verarbeiten sind. Diese Plasmaaktivierung schafft die idealen Voraussetzungen für eine zuverlässige Verklebung und Abdichtung von Batteriegehäusen. Die einfach inline zu integrierende Openair-Plasma® Technologie ermöglicht einen effizienten Prozessablauf ohne separate Kammersysteme. Damit eignet sich Openair-Plasma® ideal für die vollautomatische Vorbehandlung bei der Herstellung von Batterien in hohen Stückzahlen und bei hohen Prozessgeschwindigkeiten.
Elektrisch isolierende, hydrophile und hydrophobe Nanobeschichtung für belastbare und ausfallsichere Brennstoffzellen
Die Brennstoffzelle gehört zu den erfolgversprechendsten und am weitesten entwickelten Technologien im Bereich Elektromobilität. Bereits heute werden Brennstoffzellen zum Antrieb von Schiffen, U-Booten, Spezialfahrzeugen und sogar Forschungsflugzeugen eingesetzt.
Der große Durchbruch dieser Technologie für die automobile Zukunft steht jedoch noch aus. Von entscheidender Bedeutung für die Qualität und Sicherheit von Brennstoffzellen sind insbesondere die Kostenreduzierung für die eingesetzten Materialien sowie die Erweiterung des Betriebsbereiches.
Insbesondere die kälteren Betriebsbereiche der Brennstoffzellen stellen ein Problem dar, denn bei der Umwandlung von Wasserstoff und Sauerstoff zu Energie entsteht zwangsläufig Wasser. Dieses muss trotz extrem niedriger Temperaturen sicher aus der Brennstoffzelle ausgeblasen werden, um die komplizierten Bipolarplatten vor dem Bersten beim Gefrieren zu schützen.
Bei beiden Entwicklungsschwerpunkten spielt die Plasmatechnologie, insbesondere die Plasmabeschichtung (Plasmapolymerisation), eine wichtige Rolle:
- Elektrisch isolierende Funktionsbeschichtung. Mit Hilfe der PlasmaPlus® Nanobeschichtung wird eine selektiv elektrische isolierende Funktionsbeschichtung aufgetragen, die den Einsatz von unterschiedlichen Membranmaterialien ermöglicht.
- Hydrophile/hydrophobe Nanobeschichtung. Die Ausstattung der Membranmaterialien mit einer entsprechenden Plasma-Funktionsbeschichtung ermöglicht das Ausblasen (Ausleiten) des Wassers aus der Brennstoffzelle.
Formiergas-Plasma zur sicheren Kontaktreinigung für Brennstoffzellen und Batterien
Üblicherweise werden Openair-Plasma® Systeme mit Druckluft als Arbeitsgas versorgt. Soll aber eine Oxidschicht von Oberflächen entfernt werden, wird das Arbeitsgas einfach durch ein Gemisch aus Gasen und entsprechenden funktionellen Bestandteilen ersetzt. Für eine solche Plasmareinigung eignet sich insbesondere Formiergas, eine Mischung aus Stickstoff und Wasserstoff. Der Wasserstoff wird dabei in einem unkritischen, nicht explosiven Mischungsverhältnis zugeführt (nicht größer als 5%).
Die Eigenschaften des resultierenden Formiergas-Plasmas unterscheiden sich komplett vom üblichen Openair-Plasma®. Statt Sauerstoff auf die Oberfläche des Materials einzutragen wird dieser durch die Plasmabehandlung sicher entfernt. Auch stark oxidierte Kupferoberflächen werden in kürzester Zeit wieder blank. Diese Form der Plasmareinigung führt zu einer sicheren Kontaktreinigung und damit zu zuverlässig reproduzierbaren Löt- und Beschichtungsprozessen, die für Brennstoffzellen und Batterien von fundamentaler Bedeutung sind.
