Ein Metallschaum als Grundlage für das Batteriegehäuse sorgt in E-Autos für den schnellen Abtransport überschüssiger Wärme, besonders in Kombination mit einem Phasenwechselmaterial. Zugleich schützt diese Struktur die Batterie und das Umfeld im Falle eines Crashs, weil Metallschäume viel Aufprallenergie absorbieren können.
(Quelle: Fraunhofer IWU)
Konkret geht es um ein neues kompaktes, modulares, gewichtsoptimiertes und hochleistungsfähiges Batteriepaket mit längerer Lebensdauer als bisherige Batterien sowie einer höheren Energieeffizienz. Hierfür wird ein flexibles und zugleich robustes Batteriemanagementsystem (BMS) für ein ultraschnelles Laden der Batterien entworfen, aufgebaut und praktisch demonstriert. Die neuen Batterien bekommen außerdem ein modulares Design, mit dem es möglich wird, Reparatur-, Wartungs- und Recyclingprozesse zu rationalisieren. Der Wert neuer Batterien bleibt demnach durch die Austauschbarkeit einzelner – auch defekter – Teile erhalten. Die Projektpartner wollen zudem möglichst Sekundärrohstoffe als Bau- beziehungsweise Konstruktionsmaterial für die Batterie verwenden. Die Batterie soll möglichst einfach zu demontieren, aufzuarbeiten und wiederverwendbar sein.
Weitere Informationen über das Projekt Marbel
Das Projekt Marbel wird durch das Horizon2020-Programm der EU gefördert. Das Projekt-Konsortium besteht aus 16 Partnern aus acht Ländern, darunter zwei aus Deutschland, das Fraunhofer IWU und AVL Thermal & HVAC. Weitere Informationen bietet vor allem die Internetseite des Marbel-Projekts.
Unter den Projektpartnern, darunter sechs Forschungsinstitute, ist auch das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU. Es steuert sein Know-How zum Bau des Batteriegehäuses aus recycelbarem Metallschaum bei. Diese Metallschäume vereinfachen die Wärmeregulation der Batterien, verringern das Gewicht und sind sehr stoßfest. „Insbesondere Metallschäume in Kombination mit Phasenwechselmaterial, sogenanntem PCM, ermöglichen ein passives Wärmemanagement bei Batterien“, erklärte Christian Hannemann, Marbel-Projektleiter am Fraunhofer IWU. „Das senkt den Energieaufwand zur Kühlung, was wiederum zur Folge hat, dass die Fahrreichweite steigt.“ Ein weiterer wichtiger Vorteil der Metallschäume ist ihre hohe mechanische Stabilität – sie schützen die Batterie vor äußeren Einflüssen und das Umfeld vor potenziell gefährlichen Fehlfunktionen des Batteriesystems im Falle eines Unfalls. Im Werkzeugmaschinenbau sind Metallschäume bereits im Serieneinsatz, im Automobilbau gibt es erste Anwendungen. Stand der Technik sind Schäume auf der Basis von Aluminium und Zink, die in Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren Dichten von weniger als 0,5 g/cm3 aufweisen können.
