Moderne EV-Batteriepacks, E-Antriebssysteme und Energiespeicherschränke für den Außenbereich haben alle eine Schwäche: Sie werden mit Hochspannung und Hochstrom in einem Metallgehäuse betrieben. Auch die Kühlplatte ist aus Metall und steht in direktem Kontakt mit Kühlmittel, Pumpen, Rohren und dem Fahrzeug- oder ESS-Chassis. Wenn also die Oberfläche der Platte nicht gut isoliert ist, verliert man nicht nur an Leistung, sondern erhöht auch das Risiko von Leckstrom, Kurzschlüssen und schleichender Korrosion, die sich erst Monate später zeigt. Dieser Artikel zeigt, wie wir als Lieferant von Batteriekühlplatten heute über Isolierung nachdenken: Wir gehen von der Umgebung aus, wählen das richtige Verfahren und validieren mit Daten.
Elektroautos sind nicht länger ein Markt für Niederspannung und kleine Batterien. Laut der IEA Global EV Outlook 2025, Der weltweite Absatz von Elektroautos ist weiter gestiegen, und die Modelle mit hoher Reichweite werden auf 800-V-Plattformen umgestellt, um die Ladezeit und die Kabelverluste zu verringern. Gleichzeitig werden BESS-Projekte im Versorgungsmaßstab in raueren Außenumgebungen installiert, in denen Staub, Salz und Kondensation üblich sind (siehe auch U.S. DOE ESS Sicherheitsressourcen: https://www.energy.gov/oe/energy-storage).
Dies führt zu zwei Isolationsproblemen für eine Flüssigkeitskühlplatte:
● Höhere Netzspannung → höheres Risiko, wenn Metallteile nicht isoliert sind.
● Raue Umgebung → Beschichtungen müssen Wasser, Salz, Kühlmittel und mechanischen Stößen standhalten.
Obwohl Aluminium an sich ein ausgezeichnetes thermisches Material ist, muss seine Oberfläche so behandelt werden, dass sie sich wie eine elektrische Barriere verhält, wenn das Paket im wirklichen Leben und nicht nur im Labor betrieben wird.
Die meisten Kunden von Batterien oder Wechselrichtern werden die Isolierung mit ein paar einfachen Worten beschreiben:
● “Widersteht DC 1.000 V für 1 Minute ohne Ausfall”.”
● “Isolationswiderstand ≥ 20 MΩ bei 500 VDC zwischen Platte und Stromkreis”.”
Salzsprühnebel 240 h ohne Blasenbildung oder Haftungsverlust überstehen.“
● “Halten Sie die Dicke des Lacks oder der Beschichtung an Ecken und Verteilern gleichmäßig.”
Diese Zahlen stammen normalerweise aus bekannten Normen wie IEC 60664-1 (Isolationskoordination), UL 2580 für EV-Batterien oder aus den internen HV-Sicherheitsvorschriften des Kunden (https://webstore.iec.ch und https://ulstandards.ul.com). Auch wenn sie von verschiedenen OEMs unterschiedlich formuliert werden, ist die Logik dieselbe: Wenn sich Kühlmittel und Metall in der Nähe von Hochspannungsteilen befinden, wollen sie eine zuverlässige dielektrische Barriere.
Dies ist die gängigste und kostengünstigste Option für Kühlplatten mit relativ einfachen Formen.
Trockenes Pulver wird auf die vorbehandelte Aluminiumoberfläche aufgesprüht und dann eingebrannt, um einen durchgehenden Film zu bilden, der in der Regel 60-120 μm dick ist.
● Die Folie ist dick genug, um bei vielen Konstruktionen 1 kV DC-Tests zu überstehen.
● Viele Farben und Glanzgrade; einfach für die visuelle Kontrolle.
● Guter mechanischer Schutz bei der Montage.
● Scharfe Kanten und tiefe Kanäle können eine dünnere Beschichtung erhalten → das Design benötigt geeignete Radien.
● Die Kompatibilität des Kühlmittels muss bestätigt werden: Einige aggressive Zusätze können bestimmte Pulver langsam angreifen.
● Die Reparatur nach der Bearbeitung ist nur begrenzt möglich - am besten beschichten Sie nach Abschluss aller Zerspanungsarbeiten.
Beim Eloxieren wird die Aluminiumoberfläche in eine harte, poröse Oxidschicht umgewandelt. Nach der Versiegelung wird sie korrosionsbeständiger.
● Sehr gute Haftung, Teil des Metalls selbst.
● Verbessertes Korrosionsverhalten, nützlich für Unterflur-Kfz-Verpackungen.
● Stabil in vielen Kühlmittelarten.
Die Durchschlagfestigkeit einer einzelnen Eloxalschicht ist in der Regel geringer als die einer dicken Pulverbeschichtung (sie ist dünn). Für Hochspannungsteile benötigen Sie möglicherweise eine dickere Harteloxalschicht oder eine kombinierte Schicht.
● Die Auswahl an Farben ist geringer als bei Pulver.
Diese Behandlung wird häufig gewählt, wenn sich der Kunde zuerst um die Langzeitkorrosion kümmert und die Isolierschicht hauptsächlich als Hilfsmittel und nicht als einzige Barriere verwendet. Typische Daten zum Eloxalverfahren finden Sie unter: https://www.metalfinishingnews.com/aluminum-anodizing-basics.
E-Coat bietet eine sehr gute Streufähigkeit - es kann in enge Kanäle und komplexe Plattengeometrien eindringen.
● Gleichmäßiger Film auf inneren Kanälen, Krümmern und Verteilerbereichen.
Gut für Bleche, die zuerst gelötet oder reibrührgeschweißt und später beschichtet werden sollen.
● Stabiles, in der Automobilindustrie bewährtes Verfahren.
Die Schichtdicke beträgt normalerweise 20-35 μm. Wenn der Kunde also eine sehr hohe Durchschlagsfestigkeit benötigt, muss entweder die Schichtdicke erhöht oder die E-Beschichtung mit einer anderen Schicht kombiniert werden.
● Die Backtemperatur darf Dichtungen oder bereits in die Platte eingebaute Einsätze nicht beschädigen.
E-Coat wird häufig für Karosserieteile und den Schutz von Wärmetauschern verwendet; viele OEM-Spezifikationen finden Sie bei Lieferanten wie PPG oder Axalta.
Für leistungselektronische Kühlplatten oder Umrichter-Grundplatten ist manchmal nichts von alledem ausreichend. Der Arbeitspunkt ist hoch: 1.200 V SiC-Module, Kühlmittel direkt unter dem Gerät, sehr geringe Kriechstrecke. Hier können Sie wählen Aluminiumplatte + dielektrische Platte aus Keramik oder Polymer + Schutzschicht. Dies hält den thermischen Pfad kurz, verbessert aber die elektrische Isolierung.
Dies entspricht eher dem, was man bei IGBT-Flüssigkeitskühlern für große ESS und Traktionswechselrichter sieht (siehe Referenzprodukte von Unternehmen, die SiC/IGBT-Module). Sie ist zwar teurer, folgt aber dem Trend der Industrie zu einer höheren Leistungsdichte.
Wenn uns ein Batterie- oder ESS-Integrator eine Zeichnung schickt, wählen wir nicht blindlings eine Beschichtung aus. Wir prüfen zunächst vier Dinge:
Eine einfache Regel, die wir unseren Kunden sagen: Wählen Sie die Beschichtung, die den härtesten Bedingungen standhält, nicht die durchschnittlichen Bedingungen. Ein einziges Unterflurpaket auf einer Salzstraße kann monatelange “perfekte” Labortestdaten zerstören.
Um die Isolierung vertrauenswürdig zu machen, stimmen wir unser Verfahren auf den Prüfplan des Kunden ab. Typische Punkte:
Da Kühlplatten am Ende der Produktionslinie häufig auf Heliumlecks geprüft werden, stellen wir auch sicher, dass der Beschichtungsprozess nicht die Prüfanschlüsse blockiert oder falsche Lecksignale erzeugt.
Diese Trends weisen alle in die gleiche Richtung: Isolierung ist nicht länger ein “nice to have”-Zusatz für Kühlplatten - sie ist Teil des thermisch-mechanisch-elektrischen Co-Designs.
Kurz gesagt, da EV-, ESS- und Hochleistungselektronik immer höhere Spannungen und härteren Außeneinsatz erfordert, muss die Oberfläche der Flüssigkühlplatte wie ein echtes elektrisches Bauteil und nicht nur wie ein Metallteil behandelt werden. Die Wahl zwischen Pulver, Eloxierung, E-Beschichtung oder einem Verbundwerkstoff sollte sich nach der tatsächlichen Spannung, dem Kühlmittel, der Umgebung und dem Prüfplan richten, nicht nur nach dem Stückpreis. Der Wert von XD THERMAL liegt darin, dass wir zwischen Design und Fertigung sitzen: Wir können Ihre Zeichnungen abgleichen, den richtigen Isolations-/Beschichtungsprozess in Übereinstimmung mit dem Hartlöten oder FSW durchführen und ihn mit dielektrischen, Salzsprühnebel- und Kühlmitteltests validieren, damit die Platte, die Sie erhalten, sowohl kühl genug als auch elektrisch sicher für den Langzeitbetrieb ist.
