07.10.2026 | Story

BESS: Welche Anforderungen gelten für Dichtungen und sicherheitsrelevante Komponenten in Grossbatteriespeichersystemen?

Erneuerbare Energien Schlagwörter in diesem Artikel Batterie

Im Energiemix der Zukunft spielen Batterie-Energiespeichersysteme (BESS – Battery Energy Storage Systems) eine Schlüsselrolle bei der Dekarbonisierung, der Netzstabilität und der Sektorenkopplung. Doch welche spezifischen Anforderungen hinsichtlich Dichtheit, Materialbeständigkeit und Lebensdauer kennzeichnen die Umgebungsbedingungen der sicherheitsrelevanten Komponenten in diesem Bereich der erneuerbaren Energien?

Teilen auf

Neben klassischen Dichtungslösungen umfassen die Anforderungen Komponenten wie intelligente Druckausgleichselemente, Zellmembranen und leistungsstarke thermische Isoliersysteme für die Wärmedämmung (Thermal Barriers). Zudem stellt sich insbesondere bei technologischen Neuentwicklungen immer die Frage nach den Richtlinien: Welche Vorschriften und Normen gelten national und international entlang der BESS-Wertschöpfungskette?

Dieses Whitepaper bietet kurze und prägnante Informationen zu den Grundlagen sicherheitsrelevanter Komponenten für den Einsatz in Batterie-Energiespeichersystemen. Es zeigt auf, welche Werkstoffe, Dichtungsdesigns und Prüfverfahren für den fachgerechten und langlebigen Betrieb von BESS unverzichtbar sind.

Expertenmeinung

Marcel Schreiner
Global Segment Director, Energy at Freudenberg Sealing Technologies

“Dichtungen und sicherheitsrelevante Komponenten für moderne Batterie-Energiespeichersysteme müssen extremen Bedingungen standhalten. Zum einen müssen sie im regulären Betrieb bei stetig steigenden Energiedichten in einem Temperaturbereich von -40 °C (Winterbetrieb) bis 85 °C (Sommerbetrieb) zuverlässig funktionieren. Zum anderen stellen Temperaturen von bis zu 1200 °C eine große Herausforderung für die Werkstoffe dar. Diese Spitzenwerte treten bei einem thermischen Durchgehen auf. In diesem Bereich ermöglichen unsere speziell entwickelten Wärmedämmprodukte den sicheren Betrieb von Hochleistungs-Batteriesystemen. Grundsätzlich gilt: die Hersteller von Batteriespeichersystemen sind beim Ausbau der Energieinfrastruktur für alle sicherheitsrelevanten Batterieelemente auf Hightech-Lösungen angewiesen.

Freudenberg Sealing Technologies ist seit Jahrzehnten ein Innovationstreiber in der globalen Dichtungsindustrie. In dieser Zeit haben wir gelernt, dass Wissen sich nur dann vermehrt, wenn man es teilt. Wir arbeiten bereits in den frühen Phasen der Technologie- und Systementwicklung eng mit unseren Kunden zusammen – und dies ermöglicht es, nicht nur Materialinnovationen und Dichtungskonzepte zu entwickeln, sondern auch sicherheitsrelevante Batteriekomponenten, die langlebig, normgerecht und nachhaltig sind.

Mit dieser Whitepaper-Reihe geben wir Einblicke in die Anforderungen an sicherheitsrelevante Dichtungslösungen und Batteriekomponenten und stellen deren vielfältige Leistungsmerkmale vor. Wir zeigen auf, welche Werkstoffe wo eingesetzt werden, lassen unseren Branchen-Experten Fabien Phong zu Wort kommen und stellen eine Checkliste sowie Links zu weiteren Informationen bereit. Unser Ziel ist es, Sie bei Ihrer fachlichen Arbeit zu unterstützen. Wir freuen uns auf Ihr Feedback, um diese Whitepaper-Reihe bedarfsgerecht zu erweitern."

Zum Einstieg ein kurzer Überblick: Hochleistungs-Energiespeichersysteme sind ein Eckpfeiler der Energiewende: Sie ermöglichen die Aufnahme und Abgabe variierender Energiemengen aus erneuerbaren Energiequellen (Wind und Sonne), unterstützen die Netzstabilität durch Spitzenlastpufferung und erleichtern die Sektorenkopplung. Dabei unterscheiden sich die Anforderungen an Materialien und Dichtungssysteme je nach Anwendungsart erheblich. Stationäre Energiespeichersysteme erfordern langlebige Dichtungslösungen, die für definierte Temperaturbereiche und Umgebungsparameter sowie eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahren ausgelegt sind.
- Batterie-Energiespeichersysteme (BESS): Lithium-basierte elektrochemische Speichersysteme für Stromnetze, die in Containern untergebracht sind. Sie bilden den Schwerpunkt dieses Whitepapers.
- Chemische Energiespeicherung: Umwandlung von elektrischer Energie in Wasserstoff oder synthetische Kraftstoffe zur Langzeitspeicherung.
- Pumpspeicher: Wasserkraftwerke, die Energie in Wasserreservoirs speichern.
- Schwerkraftspeicher/Hubspeicher: Neue Systeme, bei denen Gewichtblöcke angehoben und abgesenkt werden, um Energie zu speichern und freizusetzen.
- Second-Life-Powerbanks: Umfunktionierte EV-Batteriemodule, die zu stationären Speichereinheiten zusammengebaut werden, um die nutzbare Lebensdauer der Batterien zu verlängern.
- Thermische Energiespeicherung: Speicherung von Wärme oder Kälte zur späteren oder direkten Umwandlung in Strom.
Stationäre Batteriespeichersysteme gibt es mit unterschiedlicher Zellchemie. Derzeit sind lithiumbasierte Speichersysteme am weitesten verbreitet, darunter Lithium-Eisenphosphat (LFP) und Lithium-Nickel- Mangan-Kobalt-Oxid (NMC). Jede Zellchemie hat einen wesentlichen Einfluss auf die Strom-Spannungs-Kennlinie, das thermische Verhalten und die Elektrolytzusammensetzung einer Batterie – all dies wirkt sich direkt auf die Materialauswahl für Dichtungen und Sicherheitskomponenten aus.

Die Entwicklung und industrielle Fertigung solcher Batterie-Energiespeichersysteme erfordert enormes Fachwissen, einschließlich der Einrichtung von Entwicklungs-, Prüf- und Belastungstestumgebungen für alle sicherheitsrelevanten Komponenten. Zu den Entwicklungsszenarien gehört die Simulation mechanischer Zellschäden, die Einwirkung extremer Sonneneinstrahlung, Brand-Szenarien im Nahbereich sowie elektrische Überlastungen, die durch Defekte im Batteriemanagementsystem (BMS) verursacht werden. Die folgenden drei Fragestellungen sind die Basis für hochleistungsfähige Sicherheitskomponenten:

1. Wie verhindert Freudenberg Sealing Technologies die Ausbreitung eines thermischen Durchgehens?
Ein Thermal Runaway – die unkontrollierte, sich selbst erhaltende exotherme Reaktion innerhalb einer Batteriezelle – ist das größte Sicherheitsrisiko in Batteriespeichersystemen. Hierbei können Temperaturen von mehr als 1.200 °C überschritten werden. Ohne effiziente Barrieren breitet sich die Reaktion auf benachbarte Zellen und Module aus und eskaliert zu einem Brand oder einer Explosion auf Systemebene. Wirksame thermische Barrieren – wie das Quantix® Ultra 94-2-Modul und die thermischen Barrieresysteme von Freudenberg – müssen und können die strukturelle Integrität und die Isolationsleistung bei diesen Spitzentemperaturen aufrechterhalten und gleichzeitig die Anforderungen an die Entflammbarkeitsstandards und -klassifizierungen (z. B. UL 94 V-0) erfüllen.

2. Warum ist Fachwissen zur Systemintegration für BESS-Dichtungen essenziell?
Dichtungskomponenten für BESS funktionieren nicht isoliert; sie müssen mit Batteriemanagementsystemen, Kühlkreisläufen, Anforderungen an den Druckausgleich und unterschiedlichen Gehäusekonstruktionen kompatibel sein. Dies erfordert bereits in den frühesten Entwurfsphasen eine enge Zusammenarbeit zwischen Dichtungsherstellern und Systemintegratoren. Zudem ist ein umfassendes Fachwissen in den Bereichen Multimaterial-Montage und Toleranzausgleich sowie Expertise in der langfristigen chemischen Verträglichkeit mit Batterieelektrolyten, Kühlmitteln und thermischen Schnittstellenmaterialien erforderlich.

3. Wie skaliert Freudenberg Sealing Technologies die Liefermengen und gewährleistet die Qualitätskontrolle?
Da der Einsatz von BESS-Anlagen weltweit zunimmt – mit einer installierten Leistung von über 300 GWh im Jahr 2025 – müssen Dichtungslieferanten nachweisen, dass sie ihre Produktionsmengen an die Nachfrage anpassen – und dabei eine strenge Qualitätskontrolle sicherstellen können. Hierzu gehört die Rückverfolgbarkeit entlang der gesamten Lieferkette, das Einhalten internationaler Standards sowie die Fähigkeit, neue Fertigungsprozesse innerhalb kurzer Zeit bis zur Serienreife realisieren zu können.
Synthetische Elastomere sind eine Untergruppe der Polymere. Sie sind eng mit Thermoplasten verwandt und bestehen aus langen Kohlenstoffketten mit einer Vielzahl funktioneller Gruppen, die das Anlagern von Seitengruppen ermöglichen. Je nach Wahl der angehängten Gruppen entstehen spezielle vernetzte Strukturen, die die Eigenschaften der Elastomere maßgeblich bestimmen. Zu den wichtigsten Eigenschaften von Elastomeren, die in stationären BESS verwendet werden, gehören:
- Hohe Gummielastizität und geringe Relaxation – dies ermöglicht den Toleranzausgleich in Batteriegehäusen und Modulbaugruppen
- Chemische Beständigkeit gegenüber Batterieelektrolyten (einschließlich Lithiumsalzen in organischen Lösungsmitteln), Kühlmitteln und Schmierstoffen
- Temperaturstabilität über den gesamten Betriebsbereich von -40 °C bis 85 °C
- Fähigkeit, mechanische Energie zu absorbieren und auch größere mechanische Verformungen reversibel aufzunehmen
- Robuste Langzeitbeständigkeit, geeignet für Lebenszyklen stationärer Anwendungen von über 20 Jahren
Für stationäre BESS gehören EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) und FKM (Fluorkautschuk) zu den am häufigsten eingesetzten Elastomeren. EPDM bietet eine hervorragende Beständigkeit gegen-über Wasser, Dampf, Ozon und UV-Strahlung. FKM zeichnet sich durch seine überragende Beständigkeit gegenüber Kohlenwasserstoffen, Kraftstoffen sowie hohen Temperaturen aus und eignet sich daher für Anwendungen, die aggressiven Chemikalien ausgesetzt sind.

Frage an den Branchenexperten: Welche Prüfverfahren validieren sicherheitsrelevante Komponenten im Bereich BESS, Herr Phong?

Fabien Phong ist Account Manager im Segment Energy bei Freudenberg Sealing Technologies. Er arbeitet eng mit den Werkstoff-Experten des Unternehmens zusammen und erklärt:

„Im Bereich der Großbatteriespeichersysteme über-schlagen sich aktuell die Entwicklungen bei Leistungsdichten und Ladezyklen. Aus diesem Grund steigen die Anforderungen an sicherheitsrelevante Komponenten, die mit diesem Entwicklungstempo Schritt halten können. Als zentrale Anforderung müssen Validierungsverfahren nicht nur die Leistung unter normalen Betriebsbedingungen bewerten, sondern auch unter kritischen Ausfallsicherheits-Szenarien, die durch internationale Sicherheitsnormen wie UL 9540, UL 9540A, IEC 62619 und NFPA 855 definiert sind. Dabei konzentrieren wir unsere Entwicklungsarbeit bei Freudenberg Sealing Technologies nicht ausschließlich auf hervorragende Material-Eigenschaften. Auch die stetige Verkürzung der Implementierungszeiten nimmt bei uns einen außerordentlich hohen Stellenwert ein. Lassen Sie mich die fünf wichtigsten Verfahren zusammenfassen:

Testverfahren für die Brand- und Wärmeausbreitung (UL 9540A)

Eine zentrale Norm für BESS ist die Bewertung des thermischen Durchgehens sowie der Brandausbreitung. Das Prüfverfahren UL 9540A ist der Branchenmaßstab für die Beurteilung, wie sich Fehler entwickeln und ausbreiten können – von der Zelle über das Modul bis hin zur Einheit und der gesamten Anlage. Es bewertet das Brandverhalten, die Wärmefreisetzung, die Gasentwicklung und das Explosionsrisiko. Darüber hinaus wird ermittelt, ob sich ein Fehler innerhalb des Systems ausbreiten kann. In diesem Zusammenhang werden Dichtungssysteme hinsichtlich ihrer Fähigkeit daraufhin geprüft, unter extremen Temperaturen und Drücken ihre Integrität zu bewahren. Zudem müssen sie eine sichere Gaseindämmung oder kontrollierte Entlüftung ermöglichen, um die Brandausbreitung auf Komponenten- und Gehäuseebene zu verhindern.

Sicherheitsprüfung auf Systemebene (UL 9540 / NFPA 855)

Während sich UL 9540A mit dem Brandverhalten befasst, bewertet UL 9540 die Sicherheit des gesamten Energiespeichersystems und der Wechselwirkungen zwischen seinen Komponenten. Diese Norm, die von Vorschriften wie NFPA 855 und dem International Fire Code vorgeschrieben ist, definiert Anforderungen auf Systemebene für die Gehäusekonstruktion, das Wärmemanagement und den Brandschutz. Diese Validierung umfasst das Überprüfen der Eindämmung, der Isolierung und der elektrischen Sicherheit sowie die Bewertung unterschiedlicher Ausfall-Szenarien und Systemwechselwirkungen. Unter anderem gehört hierzu auch die Beurteilung der Installationsbedingungen wie Abstände, Belüftung und Brandschutz.

Missbrauchssimulationen für Extremfälle von Fehlfunktionen (IEC 62619 / UL 1973)

Auf Komponentenebene definieren Normen wie IEC 62619 und UL 1973 wichtige Missbrauchs- und Widerstandstests, darunter Überladung, Kurzschluss, Thermische Zyklen und mechanische Beschädigungen/Schocks. Bei Dichtungssystemen gewährleistet dies die Validierung der Langzeit-Performance unter mechanischen Belastungen, die Beständigkeit gegenüber Elektrolyten und aggressiven Medien sowie die Stabilität beim Durchlaufen kontinuierlicher Temperaturwechsel.

Umwelt- und Schutzgradprüfungen

Neben der normgerechten Validierung müssen Dichtungen den Schutz vor Umwelteinflüssen gewährleisten. Das geschieht beispielsweise durch das Bestimmen des Schutzgrades (IP-Prüfung) gegen Staub und Feuchtigkeit, die Beständigkeit gegen Ozon, Chemikalien und Elektrolyte sowie – definiert durch die Anforderung eines möglichst langen wartungsfreien Betriebs – die Analyse der Langzeit-Alterungs- und Zersetzungszyklen der Werkstoffe. Solche Prüfungen sind typischerweise Teil der Zertifizierungsprozesse für BESS-Komponenten sowie der abschließenden Werksabnahme.

Simulation auf Systemebene und anwendungsspezifische Validierungsverfahren

Über standardisierte Prüfungen hinaus führen wir bei Freudenberg Sealing Technologies anwendungsspezifische Validierungen durch. Hierfür nutzen wir spezielle Prüfstände – beispielsweise für die Simulation von Batteriesystemumgebungen und einen BMS-gesteuertem Betrieb. Hier können wir auch die Belastung unter Grenzlastbedingungen wie Thermal Runaway-Szenarien nachbilden und testen. In diesem Zusammenhang möchte ich betonen, dass wir Dichtungslösungen vom Millimeterbereich bis hin zu großen Gehäusedurchmessern prüfen können.

Zusammengefasst, können wir mit Hunderten von spezialisierten Prüfständen weltweit Dichtungslösungen unter realistischen und extremen Bedingungen validieren. Ein wesentlicher Vorteil von Freudenberg Sealing Technologies liegt in der engen Zusammenarbeit zwischen Materialentwicklung, Anwendungstechnik und Rapid Prototyping innerhalb spezieller Inkubatorumgebungen. Diese Innovationszentren sind darauf ausgelegt, das Umsetzen neuer Material- und Designkonzepte in validierte, sicherheitsrelevante Lösungen zu beschleunigen. Das wiederum ermöglicht deutlich verkürzte Entwicklungszyklen und einen schnellen Übergang zur Produktion im industriellen Maßstab.“

Gibt es eine Übersicht über Anwendungsbereiche, Werkstoffe und Designs für systemrelevante Komponenten in Energiespeichersystemen?

Jetzt ja. Wenn es um hohe Wirkungsgrade und maximale Ladezyklen geht, sind hoch-performante Energiespeicher-Komponenten gefragt. Neue Werkstoffe und Dichtungsdesigns ermöglichen technologische Innovationen entlang der Prozessketten in der Energiespeicher-Entwicklung. Welche Kombination ist besonders zu empfehlen? Ein Überblick:

Einsatzbereich / Anwendung	Wertstoffklasse	Dichtungsdesign / Komponente	Schlüsselfunktion / Key Function
Zellebene	Metallverbindungen / Elastomere / Kunststoff-Verbundwerkstoffe	Cell cap	Dichtet einzelne Batteriezellen ab; verhindert das Austreten von Elektrolyt und ermöglicht die Druckentlastung
Zellebene	Polypropylen-Vliesstoff	Zellhülle	Umhüllt einzelne Zellen; sorgt für elektrische Isolierung und mechanischen Schutz
Module level	Silicone	Blast mat for cover protection	Prevents perforations of module/system covers; absorbs heat, preventing burn through
Modulebene	Silikon oder Quantix® Ultra 94-2	Brandschutz – hohe Designflexibilität	Verhindert Thermal Runaways durch den Schutz kritischer Komponenten mit flexiblen oder starren Hitzebarrieren bis zu 1.200 °C
Modulebene	Silikon-/Aerogel- Verbundwerkstoff	Hitzeschild / Zell-Zell-Barrieret	Leichte Isolierung mit geringer Leitfähigkeit; verhindert Volumenausdehnung und stoppt die Wärmeausbreitung
Systemebene	Silikon / Quantix® Ultra 94-2	Modul-Barriere	Feuer- und hitzebeständige Barriere zwischen den Batteriemodulen; begrenzt das thermische Durchgehen auf Systemebene
Systemebene	Elastomer (EPDM / FKM)	Dichtung	Statische Abdichtung von Gehäuseanschlüssen, Abdeckungen und Flanschen; verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub und Kühlmittel
Systemebene	Elastomer/Kunststoff- Verbundwerkstoff	Druckausgleichsventil – DIAvent®	Ermöglicht eine kontrollierte Notentgasung bei Druckaufbau; verhindert Überdruck im Gehäuse und gewährleistet gleichzeitig Schutz vor Eindringen von Fremdkörpern sowie einen Funkenstopp
Elektrische Anschlüsse	Elastomer	Stecker und Dichtung	Dichtet Durchführungen von Kühlkreisläufen und elektrische Steckverbinder gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Staub ab
Elektrische Anschlüsse	Elastomer	Offset Seals für radiale und axiale Versätze / multifunktionale Steck-verbinder	Gleicht Fertigungstoleranzen in Steckergehäusen aus; sorgt gleichzeitig für Abdichtung und mechanische Bindung

Hinweis: Quantix® ist eine eingetragene Marke von Freudenberg Sealing Technologies.
DIAvent® ist eine eingetragene Marke von Freudenberg Sealing Technologies.

Wissenswertes

Welche rechtlichen Rahmenbedingungen gelten wo?
Hier folgt ein Überblick der Checklisten, News, Normen und Richtlinien.

Mehr Informationen