115-Minuten mehr Zeit für E-Fahrzeug Insassen

Mit der Veröffentlichung und schrittweisen Einführung des neuen nationalen Standards GB 38031-2025 setzt China eine Zäsur in der globalen Batterietechnologie (ab 1. Juli 2026 für neue Typzulassungen von EV`s, ab 1. Juli 2027 auch für bereits zugelassene Fahrzeuge). Während bisherige Sicherheitsvorgaben primär darauf abzielten, den Fahrzeuginsassen im Falle eines thermischen Ereignisses eine kurze Zeitspanne zur Evakuierung zu ermöglichen, verschiebt die neue Norm den Fokus radikal in Richtung einer inhärenten Systemsicherheit. Das Ziel ist nicht mehr nur die Verzögerung einer Katastrophe, sondern deren vollständige technische Beherrschung über einen ausgedehnten Zeitraum.

"No fire - no Explosion": Ein zentrales Element dieser Neuausrichtung ist die massive Ausweitung des Zeitfensters, in dem ein Batteriesystem nach dem thermischen Durchgehen einer einzelnen Zelle stabil bleiben muss. Wo früher eine Frist von fünf Minuten (ECE R100) als ausreichend galt, um das Fahrzeug zu verlassen, fordert die Neuregelung nun eine Standhaftigkeit von mindestens einhundertzwanzig Minuten (120 min). Innerhalb dieser zwei Stunden darf das Gesamtsystem weder in Brand geraten noch explodieren. Diese Anforderung zwingt Entwickler dazu, die thermische Isolation zwischen den Zellen und das interne Gasmanagement völlig neu zu denken, um eine kaskadenartige Ausbreitung der Hitze – die sogenannte Propagation – wirksam zu unterbinden.

Zusätzlich zur thermischen Stabilität rückt der Schutz der Insassen vor toxischen Emissionen stärker in das Zentrum der regulatorischen Betrachtung. Die Vorgaben präzisieren, dass nach dem Auslösen eines thermischen Alarms für einen festgelegten Zeitraum (5 min) kein Rauch in den Fahrgastraum eindringen darf. Dies stellt besonders hohe Anforderungen an die Dichtigkeit der Batteriegehäuse und die Effizienz von Entgasungssystemen. Konstrukteure müssen sicherstellen, dass entstehende Gase kontrolliert und gefahrlos abgeleitet werden, ohne die strukturelle Integrität des Fahrzeuginnenraums zu kompromittieren.

Die technische Validierung dieser Sicherheit wird durch verschärfte Prüfverfahren ergänzt, die über die bloße thermische Belastung hinausgehen. Neu integrierte Szenarien simulieren beispielsweise mechanische Einwirkungen auf den Batterieunterboden (30mm steel ball at 150J energy), um die Robustheit gegenüber Trümmerteilen oder Bordsteinkontakten realitätsnah abzubilden. Ebenso wird die Sicherheit nach intensiven Schnellladezyklen (300 ultra-fast charge cycles (20-80% SOC)) geprüft, was die langfristige Stabilität der Zellchemie und der internen Verbindungen unter Hochlastbedingungen in den Fokus rückt. Für Hersteller bedeutet dies, dass Sicherheitsreserven bereits in der Materialauswahl und der chemischen Zusammensetzung der Zellen tiefer verankert werden müssen. Die Norm spiegelt also die Belastungen für EV-Batteriepacks realistischer wieder, indem sie noch deutlicher reale Gefahren in die Prüfverfahren einbindet.

Aufgrund der Dominanz chinesischer Elektromobil-Hersteller fungiert dieser Standard für die globale Automobilindustrie als neuer Referenzpunkt, der weit über den chinesischen Markt hinausreicht. Da internationale Erstausrüster ihre Plattformen zunehmend für globale Märkte harmonisieren, wird die Erfüllung dieser strengen Kriterien zur technologischen Grundvoraussetzung. Unternehmen sind nun gefordert, Innovationen in Bereichen wie Hochtemperatur-Isolationsmaterialien, keramischen Beschichtungen und intelligenten Überwachungssystemen voranzutreiben. Letztlich markiert dieser Wandel den Übergang von einer reinen Warnstrategie hin zu einer Batteriearchitektur, in der die technische Sicherheit der Traktionsbatterie als nicht verhandelbarer Standard definiert wird.

Lösungsansätze für die drastisch erhöhte Zeitspanne

Um diese verschärfte Zwei-Stunden-Hürde der chinesischen Norm GB 38031-2025 zu meistern, müssen Isolier- und Füllstoffe in modernen Batteriesystemen physikalische Eigenschaften aufweisen, die weit über den bisherigen Stand der Technik hinausgehen.

Die folgenden Materialeigenschaften sind künftig entscheidend, um eine unkontrollierte Propagation (Ausbreitung) des thermischen Durchgehens zu verhindern und die geforderten 120 Minuten Stabilität zu gewährleisten:

1. Thermische Stabilität und Flammresistenz: Das Material muss direkten Flammkontakten und Jet-Flames mit Temperaturen von bis zu 1.200 °C standhalten, ohne seine strukturelle Integrität zu verlieren. Lösungen sind z.B. die Keramisierung: Im Brandfall wandeln sich moderne Polymere oder Beschichtungen in eine feste Keramikschicht um, die als physikalische Barriere fungiert. Auch die Fähigkeit zu einem Intumeszenz-Verhalten, also der Fähigkeit des Materials, bei Hitze kontrolliert aufzuschäumen und eine thermisch isolierende Kohlenstoffschicht zu erzeugen, gewinnt an Bedeutung.

Um die Propagation zu stoppen, darf die Wärme einer brennenden Zelle nicht zum kritischen Aufheizen der Nachbarzelle führen. Dazu können z.B. mikroporöse Isolation eingesetzt werden, die mit Wärmeleitfähigkeiten unter 0,04 W/m·K selbst bei 800 °C (z. B. auf Basis von Aerogelen oder speziellen Silikatstrukturen) noch funktionieren. Bereits länger bekannt ist der Einsatz von Phasenwechselmaterialien (PCM). Diese Stoffe ändern unter Hitzeeinfluß ihren Aggregatzustand (z. B. fest zu flüssig) und nehmen dabei aktiv Energie auf, um so die Temperaturspitzen im Modul kappen.

3. Elektrische Durchschlagsfestigkeit bei Extremhitze: Ein thermisches Ereignis darf zudem auch nicht zu einem elektrischen Kurzschluss innerhalb der Batterie führen, der wiederum weitere thermische Reaktionen auslösen könnte. Isolierstoffe (wie Glimmer/Mica-Platten oder spezialisierte Klebebänder) müssen daher ihre elektrische Isolationsfähigkeit selbst nach thermischer Belastung behalten, um Lichtbögen im Inneren des Packs zu verhindern.

4. Gasmanagement und Rauchbarriere: Da die GB 38031-2025 fordert, dass mindestens 5 Minuten nach Alarm kein Rauch in den Fahrgastraum gelangen darf, steigen die Anforderungen an die Gasdichtigkeit. Vergussmassen und Dichtstoffe müssen selbst bei Gehäuseverformungen durch Überdruck eine hermetische Abdichtung gewährleisten. Ausserdem dürfen diese Materialien selbst bei Zersetzung keine toxischen Gase freisetzen, die Grenzwerte im Innenraum überschreiten könnten.

5. Mechanische Flexibilität vs. Formstabilität: Ein weiterer Aspekt ist die Beherrschung der Volumenänderung der Zellen (Swelling; Pouchzellen) im Normalbetrieb, die im Brandfall nicht spröde brechen und dadurch zusätzlichen Schade erzeugen darf. Kombinationen aus flexiblen Silikonen (für Vibrationen und Swelling) und starren Brandschutzplatten (für die 2-Stunden-Barriere) werden daher vermutlich zum Standarddesign.

Fazit für die Materialwahl

Die Erfüllung der 120-Minuten-Regel erfordert einen Systemansatz. Es reichen nicht mehr einfache Folien aus, vielmehr ist heute ein Multilayer-Design notwendig:

• Hochtemperatur-Pads (Mica oder Aerogel) zur thermischen Entkopplung.
• Wärmeleitende Gap Filler zur Ableitung von Betriebshitze, die im Notfall als Hitzeschild fungieren.
• Großflächige Brandschutzbeschichtungen am Deckel, die Jet-Flames standhalten.

Die 120-Minuten-Regelung ist für den Battery-Pack-Hersteller weitaus herausfordernder, als es zunächst erscheinen mag. Ein wesentlicher Vorteil ist jedoch, dass bisherige Beschränkungen (z.B. Elektrofahrzeuge in Tiefgaragen) und Gefahren (Bergung von Unfallverletzten, die nicht aus eigener Kraft aussteigen können) weiter reduziert werden können.

 © Gerald Friederici 01/2026