Die Vorteile von Plasma

Durch die Oberflächenbehandlung mit Plasmatechnologie kann die Effizienz gesteigert, die Kosten gesenkt und die Umweltbelastung bei der Batterieherstellung verringert werden.

Plasmaanwendungen ermöglichen die Optimierung der Batterieherstellung für Elektrofahrzeuge (EVs). Neben Vakuumplasma wird in verschiedenen Prozessen auch die atmosphärische Plasmatechnologie Openair-Plasma zur Vorbehandlung von Oberflächen eingesetzt, um zahlreiche Produktionsschritte effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten.

Mobilitätsbedingte Veränderungen führen dazu, dass der Bedarf an Hochleistungsbatterien für Elektrofahrzeuge rapide steigt. Die Plasmatechnologie von Plasmatreat basiert auf einem einfachen physikalischen Prinzip: Durch die Zugabe von Energie verändern sich die Zustände der Materie. Feststoffe werden zu Flüssigkeiten und Flüssigkeiten zu Gasen. Wird einem Gas zusätzliche Energie zugeführt, ionisiert es und wird zu energiereichem Plasma, dem vierten Aggregatzustand. Kommt das Plasma mit seinem hohen Energieniveau anschließend mit Materialien in Kontakt, kann es zu einer Veränderung der Oberflächeneigenschaften dieser Materialien kommen. Die Benetzbarkeit der Oberfläche nimmt zu und eine hydrophobe Oberfläche kann hydrophil werden. Dadurch haften Klebstoffe, Farben, Lacke oder Dichtungen optimal auf dem Untergrund.

Die Plasmavorbehandlung ist die Schlüsseltechnologie zur mikrofeinen Reinigung, Aktivierung und Beschichtung nahezu aller Materialien. Insofern ist es ein universeller Problemlöser: Plasma ermöglicht den industriellen Einsatz völlig neuer Materialien und Materialkombinationen sowie den Einsatz lösungsmittelfreier Farben und Klebstoffe. Darüber hinaus werden Prozesse, insbesondere die Batterieherstellung, effizienter und umweltfreundlicher.

Openair-Plasma ist die atmosphärische Plasmadüsentechnologie von Plasmatreat. Reicht Openair-Plasma für eine optimale Haftung nicht aus, kann in vielen Fällen eine Plasmabeschichtung Abhilfe schaffen. Ein Beispiel ist die von Plasmatreat entwickelte PlasmaPlus-Technologie, die mittels Nanobeschichtungen gezielt funktionalisierte Oberflächen auf verschiedenen Druckgusslegierungen oder Aluminiumwerkstoffen erzeugt. Diese können beispielsweise sowohl superhydrophob als auch superhydrophil sein. Über einen speziellen Düsenkopf werden dem Plasma je nach Anwendung spezifische Additive zugesetzt. Durch diese Plasmapolymerisation können die Substanzen bei der Plasmabeschichtung optimal an der Materialoberfläche haften, sich fest verbinden und miteinander vernetzen. Das Ergebnis ist eine Nanoschicht mit funktionalen Oberflächeneigenschaften, die individuell auf den Prozess abgestimmt werden können. Ein Beispiel ist die PlasmaPlus-Anwendung AntiCorr für Korrosionsschutzbeschichtungen auf Dichtungs- und Klebenuten an Batteriegehäusen.

Heutzutage wird die Plasmatechnologie von Plasmatreat für alle Arten von Batterien eingesetzt: prismatische, zylindrische und Pouch-Zellen. Diese Anwendungsbereiche sind äußerst breit gefächert. Eine Optimierung der elektrischen Isolation kann beispielsweise durch eine Plasmareinigung vor der Beschichtung oder die Abdeckung einzelner Zellen mit PET-Folie erreicht werden. Beim Cell-to-Cell Bonding – dem Verkleben einzelner Zellen mit dem Batteriemodul – aktiviert die Plasmabehandlung nach dem Aufbringen der Beschichtung oder der Folienabdeckung die Zelloberflächen und verbessert dadurch die Haftung und damit die Wärmeleitfähigkeit.

Durch eine Plasmabehandlung der Bauteile kann die Haftfestigkeit struktureller Verklebungen in einem Batteriemodul, beispielsweise der Seitenwände, erhöht werden. Die Plasmatechnik wird auch zur Reinigung von Batteriepolen vor der Kontaktierung (Drahtbonden) sowie zur Beschichtung des Gesamtgehäuses des Batteriemoduls zum aktiven Korrosionsschutz oder zur Behandlung der Leistungselektronik vor dem Aufbringen der Schutzschicht (Conformal Coating) eingesetzt.

Die Plasmaanlagen und Systemkomponenten von Plasmatreat für die Openair-Plasma-Technologie lassen sich in bestehende Produktionslinien integrieren und benötigen zum Betrieb lediglich Druckluft und Strom. In vielen Fällen stellen sie eine Alternative dar, die die Umwelt weniger belastet. Sie ersetzen beispielsweise in der Batterieherstellung lösungsmittelhaltige Prozesse beim Kleben oder aggressive chemische Prozesse, die dem Korrosionsschutz dienen, wie etwa die Galvanisierung. Ergänzt durch die Hightech-Plasma-Kontrolleinheit (PCU) und innovative Zusatzmodule zur Überwachung und Diagnose aller Prozessparameter bietet Plasmatreat seinen Kunden eine lückenlose Prozesssteuerung, gleichbleibend hohe Qualität und präzise Reproduzierbarkeit der Anwendungen.

Lukas Buske ist Leiter Plasmaanwendungen beiPlasmabehandlung