Isolationsbeschichtungen für Batteriesysteme und stationäre Speicher

Isolationsbeschichtungen schützen metallische Bauteile in Batteriesystemen und Speichern vor Spannungsüberschlägen. Solche Hochvoltbeschichtungen gewährleisten eine sichere elektrische Isolation auch unter hohen Spannungen.

Die Elektrifizierung von Antrieben und Energiespeichern stellt die Oberflächentechnik vor grundlegend neue Aufgaben: Metallische Bauteile in Batteriesystemen müssen nicht nur vor Korrosion geschützt, sondern auch elektrisch sicher isoliert werden – zuverlässig, dauerhaft und in Großserie. Benseler bietet praxiserprobte Hochvoltbeschichtungen für Automotive- und Industrieanwendungen. Mit adaptierten Verfahren und einer lückenlosen Qualitätssicherung liefert das Unternehmen wirtschaftliche Lösungen zum Schutz vor Spannungsüberschlägen bis 7.500 Volt.

Ob Gehäuse, Abdeckungen oder Kühl- und Seitenplatten von Batteriesystemen – metallische Bauteile aus Aluminium oder Stahl sind in der Elektromobilität und bei stationären Batteriespeichern nicht wegzudenken. Sie überzeugen durch ihre statischen Eigenschaften, Hitzebeständigkeit und Schlagfestigkeit. Gefragt sind daher wirtschaftliche Beschichtungsverfahren, die eine dauerhaft verlässliche Isolation gewährleisten. Und das unter den wachsenden Spannungsanforderungen moderner Energiespeichersysteme.

Eine Hochvoltbeschichtung unterscheidet sich aufgrund ihrer geforderten elektrotechnischen Eigenschaften grundlegend von klassischen Beschichtungen zum Korrosionsschutz oder zur Gestaltung der Optik. „Um eine vollständige Isolation zu gewährleisten, genügt eine einfache Beschichtung, auch in Verbindung mit einer vorherigen KTL-Grundierung, meist nicht", erklärt Björn Dehne, Vertriebsleiter der Benseler Beschichtungen Sachsen GmbH & Co. KG. Feinste Poren und Unebenheiten in der Schicht können Spannungsüberschläge ermöglichen. Gezielte Eingriffe in den Beschichtungsprozess und das Temperaturregime sind deshalb ebenso nötig wie eine sorgfältige Vor- und Nachbearbeitung der Werkstücke.

Hinzu kommt: Aufgrund der systemrelevanten Sicherheitsfunktion der beschichteten Bauteile gelten deutlich höhere Anforderungen an die Qualitätssicherung. Eine einfache Sichtprüfung reicht nicht aus. Stattdessen ist eine technische 100-Prozent-Prüfung der Durchschlagsfestigkeit über die gesamte Oberfläche aller Teile einer Serie erforderlich, inklusive lückenloser Dokumentation.

Dass diese Herausforderungen beherrschbar sind, zeigt Benseler in der täglichen Praxis. So beschichtet das Unternehmen unter anderem Gehäuseabdeckungen von Batteriesteuerungen für Elektrofahrzeuge mit Stückzahlen im hohen sechsstelligen Bereich pro Jahr. Schichtstärken bis zu 250 µm garantieren dabei eine hohe Durchschlagfestigkeit bei Spannungen von 1.500 Volt. Im Bereich der Stationärspeicher erreicht Benseler im 2-Schicht-Pulververfahren Schichtstärken von 300 bis 500 µm – und damit einen sicheren Schutz bis über 7.500 Volt. Die isolationsbeschichteten Aluminium-Anbauteile in den Batterie-Racks verhindern zuverlässig Spannungsüberschläge zwischen benachbarten Batteriepacks.

Im Mittelpunkt einer Großserienbeschichtung steht für Benseler dabei stets die Wirtschaftlichkeit der Lösung. Die gewählten Verfahren müssen technische Anforderungen und ökonomische Rahmenbedingungen gleichermaßen erfüllen. Dazu gehört bereits in der Entwicklungsphase die vorausschauende Planung von Maskierungen: Häufig dürfen nicht alle Flächen eines Bauteils mit einer Isolationsbeschichtung versehen werden, so z. B. elektrische Kontaktflächen oder spätere Montage- und Klebeflächen. Auch die Gratbildung an den Maskierungen ist aufgrund der teilweise sehr hohen Schichtdicken deutlich ausgeprägter und erfordert gegebenenfalls eine Nachbearbeitung. Wichtig dabei ist: „Eine nachbearbeitete Stelle muss dieselben technischen Standards erreichen wie der originale Beschichtungsaufbau", betont Björn Dehne. Die jeweils passende Lösung entwickelt Benseler in enger Abstimmung mit Lackherstellern und Kunden.

Mit den gewählten Verfahren und der jahrzehntelangen Erfahrung gelingt es Benseler, Oberflächenbeschichtungen Mehrfachfunktionen zuzuordnen. So gelten neben der elektrischen Isolation auch weiterhin die hohen Anforderungen an den Korrosionsschutz: Fahrzeuge und stationäre Batteriespeicher sind über Jahrzehnte Wind und Wetter ausgesetzt. Benseler kombiniert die Hochvoltbeschichtung daher mit einer vorherigen Kathodischen Tauchlackierung (KTL) oder einer WBK-Vorbehandlung (Waschen, Beizen, Konservieren). Um die Sicherheit im Brandschutz künftig weiter zu erhöhen, bieten Kombinationen aus Pulverbeschichtung und Nasslackierung vielversprechende Ansätze. Ebenso können Verfahren wie die Zinklamellenbeschichtung eingebunden werden. In diesem Bereich zählt Benseler zu den führenden Anbietern in Deutschland. (OM-5/26)