Mit dem schnellen Wachstum von Elektrofahrzeugen (EV) und groß angelegten Energiespeichersystemen ist das thermische Management von Batterien wichtiger denn je. Hohe Temperaturen, hohe Stromdichten und langfristige Zyklen stellen strenge Anforderungen an die Sicherheit und Lebensdauer von Batteriepaketen. Als Kernbestandteil von Wärmeleitmaterialien (TIMs) hat sich wärmeleitendes Silikonöl zum „unsichtbaren Champion“ entwickelt, das eine Schlüsselrolle bei Wärmeableitung, Isolierung und Alterungsbeständigkeit spielt.

Wärmeleitpasten oder -gele bestehen aus hochwärmeleitfähigen Füllstoffen (z. B. Aluminiumoxid, Bornitrid) in Basis-Silikonöl. Silikonöl fungiert nicht nur als Dispersionsmedium, sondern sorgt auch für Füllstoffbenetzung, minimiert den Grenzflächenwärmewiderstand und bildet gleichmäßige Wärmepfade. An der Schnittstelle zwischen Zellen und Kühlplatte gewährleistet das Öl eine hohe Füllstoffdichte und geringe Porosität für effiziente Wärmeübertragung.

Technische Vorteile:

1. Geringe Flüchtigkeit und hoher Flammpunkt
   Flüchtiges oder niedrig flammpunktiges Silikonöl kann bei hohen Temperaturen migrieren oder austrocknen und die Wärmeleitfähigkeit verringern. EV-geeignete Silikonöle nutzen Formulierungen mit niedriger Flüchtigkeit und hohen Flammpunkten, um stabile TIM-Leistung über 150 °C sicherzustellen.

2. Exzellente Kompatibilität
   Silikonöl muss mit Füllstoffen wie Aluminiumoxid und Bornitrid kompatibel sein, um eine gleichmäßige Dispersion zu gewährleisten. Hersteller kontrollieren enge Molekulargewichtsverteilungen und optimieren Oberflächenaktivität, um unter niedriger Scherung hohe Füllstoffdichte zu erreichen und Phasentrennungen oder Sedimentation zu vermeiden.

3. Kontrollierbare Rheologie
   Die Viskosität beeinflusst direkt Auftrag und Wärmeleitfähigkeit. Zu niedrig führt zu Öl-Migration, zu hoch zu ungleichmäßiger Verteilung und Luftblasen, die den Wärmewiderstand erhöhen. Optimal sind 500–2000 cSt, um unter Montagekraft eine schnelle Ebenheit und dichte Wärmeleitfilm-Bildung zu erreichen.

Daten zeigen, dass Batteriepakete mit hochwertigen Silikonölen nach zyklischer Alterung stabile Wärmeleitfähigkeit behalten. Wichtige Komponenten wie IGBTs und Leistungsmodulen weisen 3–5 °C geringere Temperaturanstiege auf, was die Sicherheitsmarge und Lebensdauer deutlich erhöht.

„Auch kleine Mengen Silikonöl sind in Batteriepaketen entscheidend“, sagt ein Ingenieur für thermisches Management. „Bei der Auswahl kommt es nicht nur auf Wärmeleitfähigkeit an, sondern auf Füllstoff-Kompatibilität, niedrige Flüchtigkeit und langfristige Stabilität.“

Mit steigender thermischer Leistungsdichte von Hochvoltplattformen und EVs entwickelt sich Silikonöl vom Hilfsmaterial zum Kernschutz der Batterien. Experten empfehlen, bei Beschaffung und Design Basis-Eigenschaften und Füllstoff-Matching zu priorisieren, nicht nur Kosten – denn jeder Grad Temperaturreduktion zählt für die Sicherheit des Batteriepakets.