24M Technologies warnt vor steigender Brandgefahr bei E-Autos mit Milliardenrisiko

Da bis 2030 weltweit 250 Millionen Elektrofahrzeuge (EVs) unterwegs sein werden, geht man davon aus, dass Brände im Zusammenhang mit EVs zunehmen werden. Es sei denn, die Batteriezellentechnologien werden von Natur aus sicherer. Obwohl Brände viel seltener auftreten als bei Verbrennern, sind EV-Brände gefährlicher. Zudem treten sie eher auf, wenn das Fahrzeug geparkt ist oder während es geladen wird. Ferner erhöht die steigende Energiedichte der Zellen das Risiko, aufgrund des höheren Anteils an brennbaren Materialien in den Batterien. Daher warnt 24M Technologies, dass Rückrufe im Zusammenhang mit EV-Batteriebränden sich auf etwa 1 Milliarde US-Dollar pro Fahrzeugmodellreihe belaufen können. Dabei waren mehrere Autohersteller in den letzten fünf Jahren bereits von kostspieligen Rückrufaktionen betroffen.

Grundlegende Neugestaltung der Batteriezellen ist notwendig

Das innovative Technologieunternehmen 24M Technologies warnt im Hinblick auf die dringende Notwendigkeit einer grundlegenden Neugestaltung von Batteriezellen für Elektrofahrzeuge (EVs). Angesichts des prognostizierten exponentiellen Anstiegs der EV-Zahlen weltweit und der stetig wachsenden Energiedichte der Batterien prognostiziert 24M eine deutliche Zunahme thermischer Zwischenfälle. Diese Entwicklung birgt erhebliche Risiken für die öffentliche Sicherheit und die finanzielle Stabilität der Automobilhersteller, sofern die Konstruktion der Batteriezellen nicht bald revolutioniert werde.

Explosives Wachstum und steigende Brandfallzahlen

Die globalen Prognosen deuten auf einen sprunghaften Anstieg der Elektrofahrzeugflotte hin: Von aktuell rund 40 Millionen Fahrzeugen wird bis 2030 eine Zahl von 250 Millionen erwartet. Parallel zu diesem Wachstum verzeichnen einige Märkte bereits jetzt einen besorgniserregenden Anstieg thermischer Zwischenfälle bei EVs um 33%. Diese Entwicklung lässt befürchten, dass sich das Problem in Zukunft noch deutlich verschärfen wird. Obwohl EV-Brände derzeit seltener auftreten als bei Verbrennern, stellen sie ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar. Vor allem auch wegen ihrer potenziell höheren Gefährlichkeit und der Wahrscheinlichkeit, während des Parkens oder Ladens aufzutreten. Selbst bei einer konservativen Schätzung von einem Brand pro 10.000 Elektrofahrzeugen könnten die jährlichen thermischen Zwischenfälle bis zum Ende des Jahrzehnts weltweit auf 25.000 ansteigen.

Energiedichte als Brandbeschleuniger

Ein weiterer kritischer Faktor für die Batteriesicherheit ist die kontinuierlich steigende Energiedichte der Zellen. Dieser Fortschritt ermöglicht zwar größere Reichweiten und trägt zur schnelleren Akzeptanz von Elektrofahrzeugen bei, birgt aber auch Risiken. Energiereichere Materialien und geringere Sicherheitsmargen bei den Zellkomponenten erhöhen die Anfälligkeit für interne Kurzschlüsse. Trotz aller Bemühungen der Hersteller lassen sich Prozessfehler, insbesondere Kontaminationen, nicht gänzlich ausschließen. In Verbindung mit der immer schnelleren Ladefähigkeiten steigt somit auch die Gefahr interner Kurzschlüsse, die mit externen Mitteln nicht gestoppt werden können.

Milliardenschwere Rückrufe als Warnsignal

Die finanziellen Auswirkungen von Rückrufen im Zusammenhang mit EV-Bränden sind immens. Schätzungen zufolge belaufen sich die Kosten auf rund eine Milliarde US-Dollar pro Fahrzeugmodellreihe. Diese Summe verdeutlicht die Notwendigkeit grundlegend sichererer Zelldesigns. Obwohl existierende Systeme darauf ausgelegt sind, einen Brand nach seinem Ausbruch einzudämmen, plädiert 24M dafür, die Ursachen von EV-Bränden von vornherein zu bekämpfen und zu verhindern. Andernfalls drohen den Automobilherstellern in den kommenden Jahren nicht nur erhebliche Mehrkosten, sondern auch wachsende Risiken für die öffentliche Sicherheit.

24M fordert Paradigmenwechsel im Batteriedesign

24M Technologies argumentiert, dass die aktuellen Sicherheitsprobleme bei EV-Batterien auf veralteten Designprinzipien beruhen, die durch reine Prozessverbesserungen nicht behoben werden können. Naoki Ota, Präsident und CEO von 24M Technologies, betont zudem:

„Die aktuellen Sicherheitsherausforderungen der Branche sind auf jahrzehntealte Prinzipien des Batteriedesigns zurückzuführen. Trotz bemerkenswerter Fortschritte bei Kostenreduktion und Energiedichte bauen wir immer noch auf Architekturen auf, die sich seit über 30 Jahren nicht grundlegend verändert haben.“

Weiter hieß es, dass „Prozessverbesserungen allein diese Designbeschränkungen nicht beheben können, und sich zahlreiche OEMs infolgedessen kostspieligen Rückrufen ausgesetzt sahen“. Anstatt zusätzliche Systemfunktionen zu entwickeln, müsse Sicherheit ein grundlegender Bestandteil der Batteriezelle sein, so die Forderungen von Naoki Ota.

Batteriesicherheit als kritischer Risikofaktor

Innerhalb der Automobilindustrie muss der Batteriesicherheit und -gesundheit höchste Priorität eingeräumt werden. Der etablierte Design-Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyseprozess (DFMEA) dient zur Identifizierung kritischer Risiken. Die höchste Bewertung von 10 kennzeichnet Risiken mit potenziell schwerwiegenden Auswirkungen auf die Verbrauchersicherheit, einschließlich katastrophaler Schäden und lebensbedrohlicher Verletzungen. Erreicht ein Risiko im DFMEA einen Schweregrad von 9 oder 10, ist nur eine Designänderung in der Lage, dieses Risiko zu mindern. 24M ist überzeugt, dass Batterien und ihre inhärenten Sicherheitsbedenken als Risiko der Schweregradstufe 10 behandelt werden müssen, vergleichbar mit kritischen Systemen wie der Lenkung, dem Antiblockiersystem oder Airbags.

Dendritenwachstum als Hauptursache für Brände

Ein häufiger Auslöser für Brände in Lithiumbatterien ist das Wachstum von Dendriten in den Zellen. Diese mikroskopischen, nadelartigen Strukturen bilden sich im Laufe des Batteriezyklus, insbesondere mit zunehmendem Alter und nach Tausenden von Lade- und Entladezyklen. Auch Überladen, Laden bei extrem niedrigen Temperaturen oder häufiges Schnellladen und -entladen können die Dendritenbildung begünstigen.

Diese Dendriten können interne Kurzschlüsse oder ein „thermisches Durchgehen“ verursachen, bei dem sich die Zelle überhitzt und brennbare Gase freisetzt, die sich entzünden. Bereits die Überhitzung einer einzigen Zelle, die in Millisekunden erfolgen kann, birgt die Gefahr der Ausbreitung auf benachbarte Zellen, die gesamte Batterie und schließlich das Fahrzeug. Einmal ausgelöst, ist dieser Prozess ohne Eingreifen unaufhaltsam und wird zum Selbstläufer.

Impervio-Technologie als präventive Lösung

24M Technologies präsentiert sein Impervio-System als einzigartige, transformative Technologie zur Brandverhütung in EV-Batteriezellen. Diese soll unter anderem die Dendriten unterdrücken und ein thermisches Durchgehen verhindert. Naoki Ota führt weiter aus:

„Die Lösung besteht darin, transformative Technologie zur Brandverhütung in die Zelle zu integrieren. Das wegweisende Impervio-System von 24M ist einzigartig in der Lage, Dendriten zu unterdrücken und ein thermisches Durchgehen zu neutralisieren, bevor es überhaupt beginnen kann. Im Gegensatz zu anderen Technologien überwacht Impervio nicht nur einzelne Zellen, sondern verhindert auch thermische Zwischenfälle. Die Industrie muss von reaktiven Maßnahmen zur Brandbekämpfung zu proaktiven Designs übergehen, die Ausfälle verhindern, bevor sie auftreten.“

Ota warnt, dass sich die Sicherheits- und finanziellen Herausforderungen mit der Zunahme an EVs ohne einen Wandel noch verstärken werden.

EV-Brände stellen besondere Herausforderungen dar

Obwohl Elektrofahrzeuge statistisch gesehen 20-mal seltener in Brand geraten als Verbrenner, bergen sie ein höheres Risiko in bestimmten Situationen. Insbesondere beim Parken oder Laden in öffentlichen und privaten Garagen, Wohnanlagen, Einkaufszentren und anderen Gebäuden. Brände bei Elektrofahrzeugen sind zudem schwerer zu löschen, da sie durch interne chemische Reaktionen aufrechterhalten werden. Zudem können diese chemischen Reaktionen extreme Temperaturen erreichen. Traditionelle Brandbekämpfungsmethoden können sich als ineffektiv erweisen, da die Brände aufgrund der Restenergie in unbeschädigten Zellen Stunden, Tage oder sogar Wochen später wieder aufflammen können, was spezielle Ausrüstung und lange Kühlzeiten erfordert.

Impervio als revolutionärer Sicherheitsansatz

Ulrik Grape, Präsident der europäischen Niederlassung von 24M Technologies, erklärt, welche proaktive und revolutionäre Lösung 24M für die Batteriesicherheit bietet:

„Impervio bietet den Automobilherstellern weltweit eine proaktive Lösung und verändert grundlegend den Ansatz zur Batteriesicherheit durch ein revolutionäres neues Batteriezellendesign. Durch die Kontrolle der Zelle auf der Ebene der einzelnen Elektrode unterdrückt der Impervio-Separator aktiv das Dendritenwachstum innerhalb der Zellen und ermöglicht gleichzeitig hochentwickelte Überwachungsfunktionen zur Früherkennung von Fehlern und Kurzschlüssen. Er kann eine gefährdete Zelle abschalten – überwachen, verhindern, eindämmen – und stellt einen grundlegenden Fortschritt in der Sicherheit dar, während er gleichzeitig die Möglichkeit bietet, Risiken und finanzielle Belastungen massiv zu reduzieren.“

Überzeugende Testergebnisse und breite Kompatibilität

Ein direkter Vergleichstest zeigte die Überlegenheit der Impervio-Technologie deutlich: Während eine herkömmliche NMC/Graphit-Zelle nach Überladung in Brand geriet und explodierte, zeigte eine Zelle mit Impervio selbst nach extremer Überladung keine sicherheitskritischen Reaktionen. Impervio lässt sich nahtlos in gängige Lithium-Ionen-, Lithium-Metall- und die firmeneigenen LiForever-Zellen von 24M integrieren und ermöglicht durch die kontinuierliche Zellüberwachung eine frühzeitige Erkennung und Behebung potenzieller Probleme.

Dies erlaubt OEMs, Rückrufe gezielter auf betroffene Einheiten zu beschränken. Eine solche Vorgehensweise kann potenziell Milliarden an Kosten einsparen und trotzdem höchste Sicherheitsstandards gewährleisten. Darüber hinaus kann Impervio die Prognosen zum Batteriezustand (SOH) und zum Lebensende (EOL) verbessern. Somit kann es die Gesamtlebensdauer und das Wiederverwendungspotenzial von Batterien positiv beeinflussen.

Verfügbarkeit und Zukunftsaussichten der Impervio-Technologie

Die Impervio-Technologie ist ab sofort verfügbar. 24M Technologies arbeitet bereits intensiv mit Industriepartnern und führenden Automobilherstellern zusammen, um diese innovative Lösung in die Batteriedesigns der nächsten Generation zu integrieren. Jene Fortschritte bieten Herstellern einen schnellen Weg zur Verbesserung der Sicherheit und zur Aufrechterhaltung der Leistungsstandards. Diese sind für eine breite Akzeptanz von Elektrofahrzeugen unerlässlich.

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