Batterie cell-to-pack, nuovi materiali per gestire calore e sicurezza

Le architetture cell-to-pack eliminano i moduli intermedi e avvicinano le celle, riducendo peso e ingombro del pacco batteria. Questa configurazione può aumentare la quantità di energia contenuta, ma rende più complessa la dissipazione del calore. Henkel e Wacker stanno quindi sviluppando adesivi, riempitivi e rivestimenti progettati per trasferire l'energia termica e limitarne la propagazione in caso di surriscaldamento.

Il raffreddamento a liquido sotto il pacco non è l'unico elemento coinvolto: nelle batterie prive della struttura dei moduli diventano centrali anche i materiali collocati tra le celle e le piastre di raffreddamento. Le due aziende indicano che presenteranno le rispettive soluzioni al Battery Show 2026, in programma dal 12 al 15 ottobre.

Adesivi e gap filler per trasferire il calore

Henkel propone adesivi termicamente conduttivi e gap filler, materiali destinati a riempire gli spazi tra le celle e la piastra di raffreddamento. Il loro compito è evitare che eventuali vuoti d'aria, termicamente isolanti, ostacolino il passaggio del calore. Per i prodotti pensati per l'erogazione automatizzata in fabbrica, l'azienda dichiara una conducibilità termica fino a 3 W/mK.

Wacker indica per ELASTOSIL RT 7650 TC, un composto siliconico di potting, una conducibilità regolabile tra 1,2 e 3,0 W/mK. Secondo le informazioni disponibili, la formulazione può essere adattata a pacchi differenti senza richiedere la riprogettazione del sistema di raffreddamento. I valori comunicati per questi materiali provengono dalle aziende produttrici e non sono accompagnati da una verifica indipendente.

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Un'altra soluzione citata è SEMICOSIL PE 9351 TC: Wacker dichiara una conducibilità di 2 W/mK e una classificazione ignifuga UL 94 V-0. In questo caso il materiale riunisce due esigenze che, nelle nuove architetture, devono essere affrontate insieme: il trasferimento del calore durante il funzionamento e la resistenza alla propagazione delle fiamme.

Barriere interne contro il runaway termico

La gestione termica non riguarda soltanto lo smaltimento del calore. Se una cella entra in difficoltà, il runaway termico può innescare una reazione a catena e coinvolgere quelle vicine. Diventa quindi necessario inserire nel pacco materiali capaci di rallentare il passaggio del calore e delle fiamme da una cella all'altra.

Wacker ha sviluppato un rivestimento barriera che, secondo quanto dichiarato, forma uno scudo ceramico quando la temperatura supera i 600 °C. Henkel segue un'impostazione analoga con rivestimenti ignifughi, pad protettivi e schiume concepite per rallentare la propagazione tra celle adiacenti.

Le schiume ritardanti di fiamma sono considerate anche come componenti strutturali: oltre a contenere il fuoco, possono contribuire ad alleggerire il pacco e ad assorbire le vibrazioni. La barriera protettiva viene così integrata direttamente all'interno della batteria, anziché essere trattata soltanto come una protezione esterna.

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Il compromesso tra isolamento e conducibilità

La selezione dei materiali richiede un equilibrio delicato. Una soluzione molto isolante dal punto di vista elettrico rischia di ostacolare anche il trasferimento del calore; aumentando la conducibilità termica, invece, deve comunque essere mantenuto l'isolamento necessario. Gestione termica e sicurezza non possono più essere progettate come funzioni separate.

Questo equilibrio diventa più difficile nelle configurazioni cell-to-pack e, in prospettiva, cell-to-chassis, dove la struttura intermedia viene ridotta ulteriormente. Per questo adesivi, riempitivi, schiume e rivestimenti protettivi vengono considerati fin dalle prime fasi di progettazione del pacco, anziché essere aggiunti successivamente.

Una domanda per voi

Come dovrebbe essere bilanciata la conducibilità termica con l'isolamento elettrico nei futuri pacchi batteria cell-to-pack?

Nota sulla redazione: questo articolo è stato realizzato con il supporto di EVA AI.