Neue Risiken und Komponenten in der E-Mobilität: Veränderung des Brandrisikoszenarios

Der Übergang zu Elektrofahrzeugen (EVs) markiert eine neue Ära der Mobilität und verspricht geringere Emissionen sowie eine höhere Energieeffizienz. Gleichzeitig bringt dieser Wandel neue Risiken und Komponenten mit sich, die das Brandrisikoszenario gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICE) grundlegend verändern. Ein fundiertes Verständnis dieser Risiken ist entscheidend, um wirksame Sicherheitskonzepte und Technologien für eine sichere Etablierung der E-Mobilität zu entwickeln.

Batterieaufbau und -chemie

Im Zentrum der Brandrisiken von Elektrofahrzeugen steht die Lithium-Ionen-Batterie. Sie zeichnet sich zwar durch eine hohe Effizienz aus, ist jedoch anfällig für sogenanntes thermisches Durchgehen (Thermal Runaway). Dabei kann ein Temperaturanstieg eine selbstverstärkende Reaktion auslösen, die zu einem Brand führt. Aufgrund der hohen Energiedichte dieser Batterien verlaufen solche Brände besonders intensiv und können sich schnell ausbreiten. Im Gegensatz zu Kraftstoffen wie Benzin, die vergleichsweise kontrolliert verbrennen, stellt der brennbare Elektrolyt in Lithium-Ionen-Batterien ein erhebliches Brandrisiko dar, insbesondere bei Beschädigung oder unsachgemäßem Batteriemanagement.

Elektrische Systeme

Elektrofahrzeuge arbeiten mit Hochvoltsystemen von typischerweise bis zu 800 Volt und damit mit deutlich höheren Spannungen als konventionelle Fahrzeuge mit 12-Volt-Bordnetz. Dadurch entstehen zusätzliche Risiken für elektrische Brände infolge von Kurzschlüssen, Isolationsversagen oder anderen elektrischen Fehlfunktionen. Das umfangreiche Leitungssystem in EVs, das zur Verbindung verschiedener Hochleistungskomponenten erforderlich ist, erhöht die Komplexität des Brandrisikoprofils zusätzlich.

Thermomanagement

Ein wirksames Thermomanagement ist in Elektrofahrzeugen entscheidend, um eine Überhitzung des Batteriesystems zu verhindern. Kühlsysteme dienen der Temperaturregelung der Batterien, doch Fehlfunktionen können das Brandrisiko erheblich erhöhen. Eine unzureichende Wärmeabfuhr kann lokale Hotspots innerhalb des Batteriepakets verursachen und dadurch die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens erhöhen.

„GULEC hat die Entwicklung fortschrittlicher Flammschutzadditive für Leichtbaumaterialien und Polymere vorangetrieben, die für die Konstruktion und Produktion von Elektrofahrzeugen von zentraler Bedeutung sind.“

Materialänderungen

Zur Steigerung der Energieeffizienz setzen Hersteller von Elektrofahrzeugen zunehmend auf Leichtbaumaterialien und Verbundwerkstoffe. Diese Materialien verbessern zwar die Fahrzeugperformance, weisen jedoch andere Brand- und Entflammbarkeitseigenschaften auf als die in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor eingesetzten konventionellen Werkstoffe. Einige Verbundwerkstoffe sind leichter entflammbar und können im Brandfall toxische Emissionen freisetzen, was zusätzliche Risiken für Fahrzeuginsassen und Einsatzkräfte mit sich bringt.

Batteriegehäuse und Batteriedesign

Das Design und die konstruktive Auslegung von Batteriepaketen sind entscheidend für den Brandschutz. Batteriesysteme müssen sowohl im normalen Betrieb als auch im Falle eines Unfalls zuverlässig vor mechanischer Beschädigung geschützt werden.

Ladeinfrastruktur

Die Ladeinfrastruktur von Elektrofahrzeugen bringt zusätzliche Risiken mit sich. Wallboxen und öffentliche Ladestationen können bei unzureichender Wartung oder dem Einsatz minderwertiger Komponenten zu elektrischen Fehlfunktionen führen. Schnellladesysteme, die mit sehr hohen Leistungen arbeiten, verursachen zudem erhöhte thermische und elektrische Belastungen der Batterie, was das Risiko von Überhitzung und Bränden erhöhen kann.

GULEC: Wegweisende Lösungen für den Brandschutz von EVs

GULEC hat die Entwicklung fortschrittlicher Flammschutzadditive für Leichtbaumaterialien und Polymere vorangetrieben, die für die Konstruktion und Produktion von Elektrofahrzeugen von zentraler Bedeutung sind. Unsere innovativen Synergisten und proprietären Simulationstechnologien ermöglichen die Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen für Verbundwerkstoffe, geschäumte Materialien und expandierbare Füllstoffe, die anspruchsvolle Brandschutznormen erfüllen. Mithilfe modernster Analytik und umfangreicher Brand- und Materialtests optimieren wir das Brandverhalten, ohne wesentliche Materialeigenschaften wie die elektrische Leitfähigkeit zu beeinträchtigen – ein entscheidender Faktor für Anwendungen wie Batterieisolationsbarrieren in Elektrofahrzeugen.