Batteriefolien

• Geringes Gewicht
• Flexible Form
• Hohe Energiedichte

Hierfür produzieren wir Folien, die die Batteriezellen sicher, dicht und langlebig machen.

Die Fertigung solcher Battery Pouches stellt hohe Anforderungen an die Materialien. Neben präziser Barrierewirkung und konstanter Elektrolytbeständigkeit ist auch die mechanische Stabilität relevant, insbesondere bei wechselnden Temperaturbelastungen von -20 bis +60 °C. Für das Thermomanagement innerhalb des Batteriemoduls werden zusätzlich Folien eingesetzt, die mit temperaturregulierenden Flüssigkeiten befüllt werden können, um die Betriebstemperatur im Modul zu stabilisieren.

Die Batteriezellen-Materialien im Überblick

Die Pouch-Lithium-Ionen-Batterie ist eine flüssigkeitsbasierte Lithium-Ionen-Batterie, die von einer flexiblen Polymerhülle umschlossen wird. Der wesentliche Unterschied zu anderen Batterietypen liegt in ihrem weichen Verpackungsmaterial, einer Aluminium-Kunststoff-Verbundfolie. Diese Folie stellt gleichzeitig das kritischste und technisch anspruchsvollste Material bei der Herstellung von Pouch-Batterien dar.

Die Battery Pouch Folie besteht üblicherweise aus drei unterschiedlichen Schichten.

• Außenschicht: Aus Nylon(PA), BOPA oder PET, dient dem mechanischen Schutz
• Mittelschicht: Aus Aluminiumfolie, fungiert als sehr wirksame Barriere gegen Gas, Wasser und UV-Strahlung
• Innenschicht: Aus CPP oder auch Nylon, gewährleistet eine zuverlässige Versiegelung und Elektrolytbeständigkeit

Die Kombination dieser Schichten ermöglicht eine dichte, langlebige und dennoch flexible Zellhülle. Zusätzlich wird zwischen den einzelnen Zellen oft eine dünne Folie mit Temperaturregelungsflüssigkeit platziert, um Überhitzung zu vermeiden und die Leistung zu optimieren. Aufgrund der empfindlichen Bauweise setzen Pouch-Batterien zudem auf hochpräzise Batteriemanagementsysteme (BMS), die Ladezustand, Temperatur und Zellspannung überwachen. Moderne Folien nutzen zudem fortschrittliche Laminierverfahren, um noch bessere Barriereeigenschaften und Anpassung an verschiedene Zellchemien zu erreichen.

In welchen Anwendungsbereichen kommen Battery Pouches vor?

Das Anwendungsspektrum von Pouch-Zellen ist vielseitig und spiegelt ihre Flexibilität wider, denn sie wird in den verschiedensten Bereichen genutzt.

Unterhaltungselektronik

Einsatzbeispiele: Smartphones, Tablets, Laptops, Powerbanks, Headsets, Smartwatches

Vorteile: Kompakte Bauform mit wenig Gewicht, anpassungsfähige Form für individuelle Designs, hohe Energiedichte bei begrenztem Raum

Elektromobilität und Automotive

Einsatzbeispiele: Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge, E-Bikes, E-Roller

Vorteile: Gute Kühlbarkeit durch flaches Design, Anpassungsfähigkeit an individuelle Fahrzeugdesigns, modularer Aufbau für skalierbare Batteriesysteme

Luft- und Raumfahrttechnik

Einsatzbeispiele: Drohnen, Flugzeugsysteme mit elektrischen Komponenten, Satelliten, Raumfahrtmodule
Vorteile: Geringes Gewicht bei hoher Energiekapazität, Energieeffizienz bei begrenztem Platz und Gewicht

Medizintechnik und Industrie

Einsatzbeispiele: Tragbare medizinische Geräte (z. B. Infusionspumpen, EKG-Systeme), Implantierbare Geräte (z. B. Neurostimulatoren), Akkuwerkzeuge (Bohrmaschinen, Sägen), industrielle Systeme (wie Notstrom, Roboter, etc.)

Vorteile: Kompakte und zuverlässige Energieversorgung, lange Lebensdauer, Robustheit und Sicherheit bei medizinischen Anwendungen

Stationäre Energiespeicherlösungen (Energy Storage System, “ESS”)

Einsatzbeispiele: An Photovoltaik-Anlagen geknüpfte Heimspeicher, Off-Grid-Systeme, Großspeicher (z.B. in Containerlösungen für Netzstabilisierung), Forschung und Pilotanlagen für Energietechnik

Vorteile: Skalierbar und langlebig, Stabile Zellchemie für Langzeiteinsatz, Unterstützung erneuerbarer Energien durch Zwischenspeicherung, Geeignet für Lastspitzenmanagement und Notstromversorgung

Seit 2005 nutzt auch die NASA in ihren Raumfahrtmissionen Battery Pouches, wegen ihrer sicheren, leichten und effizienten Eigenschaften.

Was Batterieentwickler bei der Folienauswahl beachten sollten

Die Wahl der richtigen Verbundfolie ist der erste Schritt in der Entwicklung sicherer und effizienter Lithium-Ionen-Zellen. Bei Battery Pouches ist die Hülle nicht nur Schutz, sondern ein integraler Bestandteil der Zelle und muss chemisch, mechanisch und thermisch einiges aushalten können.

• Lagenaufbau & Schichtdicke: Die Dicke der einzelnen Schichten beeinflusst nicht nur das Gewicht, sondern auch Barriereverhalten und Reißfestigkeit.
• Rollenbreiten: Erhältliche Breiten variieren abhängig von Zellgröße und Weiterverarbeitung (z. B. Stanzung, Tiefziehen).
• Chemische Beständigkeit: Besonders gegenüber Elektrolyten wie Lithiumsalzen oder organischen Lösungsmitteln muss die innere Versiegelungsschicht resistent und dicht sein.

Neben Materialkennwerten sollten auch Verarbeitungseigenschaften geprüft werden, z. B. Tiefziehbarkeit, Versiegelungstemperatur und die Stabilität bei mechanischer Belastung über Zeit.

Separatoren und Verbundfolien in Lithium-Ionen-Zellen

Die Leistung und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien hängt von ihren Materialien ab, insbesondere von den unsichtbaren Komponenten im Inneren und an der Oberfläche. Während Separatorfolien den Ionenfluss im Batteriekern steuern, schützen Barriereschichten die Zelle vor äußeren Einflüssen. Beide müssen extremen Bedingungen standhalten, doch ihre Aufgaben und Eigenschaften unterscheiden sich grundlegend.

Separatorfolien (meist aus PE oder PP) trennen Anode und Kathode, lassen Ionen passieren, blockieren aber Elektronen – eine Schlüsselfunktion für sicheren Betrieb. Alu-Kunststoff-Verbundfolien dagegen umhüllen die Zelle und schützen sie vor Feuchtigkeit, Gasen und mechanischer Belastung.

Innovative Materialkonzepte verbinden mittlerweile beide Funktionen,etwa für kompaktere oder besonders ausfallsichere Batterien.

Battery Pouches bieten einige Vor- und Nachteile, doch dass die Nachfrage steigt, ist unbestritten. Das effiziente, flexible und kompakte Design eröffnet andere Einsatzmöglichkeiten als andere Batteriearten. Daher ist es wichtig, in der Produktion Wert auf qualitativ hochwertige Folien zu legen.

Worauf es bei der Folienauswahl für Batterien ankommt

Die richtige Folie entscheidet über Sicherheit, Leistung und Haltbarkeit von Pouch-Zellen. Bevor man sich für ein Material entscheidet, sollten diese Punkte geprüft werden:

• Undurchlässigkeit: Die Folie muss zuverlässig vor Feuchtigkeit, Sauerstoff und UV-Strahlung schützen.
• Beständigkeit gegenüber Elektrolyten: Besonders bei aggressiven Substanzen wie Lithiumsalzen oder organischen Lösemitteln.
• Robustheit: Sie sollte mechanischen Belastungen wie Druck, Biegung oder Vibration standhalten.
• Verarbeitbarkeit: Muss problemlos in bestehende Prozesse passen – ob beim Tiefziehen, Versiegeln oder bei speziellen Zellformaten.
• Hitzebeständigkeit: Wichtig sind geringes Schrumpfen bei Wärme und hohe Temperaturstabilität.

Gern unterstützen wir Sie bei der Suche nach der optimalen Verbundfolie passend zu Ihrem Zelltyp und Anwendungsbereich.

Welche Größen sind möglich?

Von Standardbreiten bis zur Spezialanfertigung – wir liefern passgenau nach Bedarf. Fragen Sie uns einfach an.

FAQ

• Was ist der Unterschied zwischen Pouch- und prismatischen Zellen?

  Pouch-Zellen sind flach und flexibel, prismatische Zellen fest und rechteckig. Pouch-Zellen lassen sich leichter an verschiedene Gehäuseformen anpassen, benötigen aber stabilere Hüllen.

• Welche Materialien eignen sich für Battery Pouch-Folien?

  Typisch sind dreilagige Verbundfolien aus Nylon, Aluminium und CPP. Diese Kombination bietet mechanische Festigkeit, Barrierewirkung und Elektrolytbeständigkeit.

• Wie werden Battery Pouch-Folien hergestellt?

  Meist durch Extrusionslaminierung oder Trockenklebelaminierung mit hoher Präzision.

• Welche Temperaturbereiche halten Battery Pouch-Folien aus?

  Standardmäßig –20 bis +60 °C, in speziellen Ausführungen auch höher.

• Wie lange halten die Folien in Batteriesystemen?

  Bei sachgemäßer Verarbeitung und Nutzung können die Folien eine Lebensdauer von mehreren Jahren oder Ladezyklen erreichen – abhängig vom Zelltyp und Einsatzgebiet.

Wir zählen zu Europas führenden Anbietern von Folien für Isolation, Verpackungen und industrielle Anwendungen mit über 40-jährigen Know-how bei AlFiPa. Unser Team berät Sie ausführlich in allen Themen und technischen Anwendungen. Wenden Sie sich jederzeit mit Ihren Fragen an uns!