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Egal ob Blei-, Alkali- oder Lithium-Batterie – keine Batterie kommt ohne einen Separator aus, der die positive und negativ geladene Elektrode voneinander trennt. Der Separator verhindert den direkten Kontakt der beiden Pole und vermeidet so einen Kurzschluss der Batterie. Er ist damit das grundlegende Sicherheitselement einer jeden Batteriezelle.
Selbst die allererste, von Alessandro Volta konstruierte, Zelle verfügte über eine entsprechende Vorrichtung. Während Volta jedoch auf Pappe und Leder vertraute, kommen in modernen Lithium-Polymer Batterien heute ultradünne Kunststoff-Folien aus Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) zum Einsatz. Diese Folien sind stabil genug, um die Elektroden der Batterie voneinander zu trennen. Gleichzeitig verfügen sie über mikroskopisch kleine Poren, die den Ionen-Austausch zwischen den Elektroden ermöglichen, sodass Strom fließen kann.
Separatoren aus mikroporösem Kunststoff
Polyethylen und Polypropylen sind flexibel, leicht zu verarbeiten und verfügen darüber hinaus über sehr gute elektrochemische Eigenschaften – ideale Voraussetzungen also für den Einsatz in Lithium-Polymer-Batterien, deren große Stärke ja ebenfalls in der Flexibilität ihrer Bauweise liegt. Der Haken: beide Kunststoff-Typen haben Probleme in puncto Hitzebeständigkeit. Ab einer Temperatur von ca. 120 Grad Celsius beginnt der Kunststoff zu schmelzen und die Poren verschließen sich. Der Ionen-Austausch kommt zum Erliegen, die Stromversorgung bricht ab.
Dieser „Shutdown“ dient der Sicherheit der Batteriezelle und soll einen weiteren Temperaturanstieg verhindern. In manchen Fällen gelingt dies jedoch nicht und die Temperatur nimmt trotzdem zu. Dann kann es passieren, dass der Kunststoff-Separator der Batterie komplett aufschmilzt. Das Resultat: Die Elektroden der Batterie kommen miteinander in Kontakt und es entsteht ein Kurzschluss, der im schlimmsten Fall zum Brand der Zelle führt.
Hitzeresistent dank Keramik-Separator
Um die zelleigene Sicherheit zu erhöhen, werden die Separatoren der Lithium-Polymer Batterien von Jauch zusätzlich mit Keramik bedampft. So entsteht eine zusätzliche stabile und überaus hitzebeständige Schutzschicht, die Temperaturen von bis zu 180 Grad Celsius und mehr standhalten kann. Darüber hinaus verringert der Einsatz von Keramikseparatoren die Selbstentladerate der Batterie und wirkt sich positiv auf deren Lebensdauer aus. Gegenüber den chemischen Prozessen innerhalb der Zelle erweist sich die Keramik ebenfalls widerstandsfähig.
Dank ihrer besonderen Eigensicherheit, sind Lithium-Polymer-Batterien von Jauch insbesondere in der Medizintechnik sehr gefragt. In dieser Branche gelten – verständlicherweise – äußerst strenge Vorgaben im Hinblick auf die Sicherheit der Stromversorgung. Jauch-Batterien erfüllen diese Anforderungen – nicht zuletzt aufgrund ihres Keramikseparators.
Lithium-Polymer Batterien punkten natürlich nicht nur in Sachen Sicherheit. Im Hinblick auf Leistungsfähigkeit und Flexibilität setzt diese Bauweise noch immer Maßstäbe. Um jedoch das Maximum aus dieser anspruchsvollen Technologie herauszuholen, müssen bereits im Entwicklungsprozess einige Faktoren bedacht werden. Welche das sind, lesen Sie hier.
