Materialverbund Sandwichmaterial aus Metallschaum optimiert Batteriegehäuse

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Batterien für E-Autos sollen in Zukunft nicht nur weiter reichen und schneller laden, sondern auch umweltverträglicher werden. Dafür will das Fraunhofer IWU ein recycelbares Gehäuse aus Metallschaum entwickeln. Es soll die Wärmeregulation vereinfachen, das Gewicht der Batterie verringern und zugleich in hohem Maße stoßfest sein.

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Die Metallschaumstruktur kann beim Batteriegehäuse für einen schnellen Abtransport überschüssiger Wärme sorgen. Zugleich schützt diese Struktur im Fall eines Crashs.
Die Metallschaumstruktur kann beim Batteriegehäuse für einen schnellen Abtransport überschüssiger Wärme sorgen. Zugleich schützt diese Struktur im Fall eines Crashs.
(Bild: Fraunhofer IWU)

Das Fraunhofer IWU beteiligt sich am EU-Forschungsvorhaben „MARBEL“ (Manufacturing and Assembly of modular and Reusable electro vehicle Battery for Environment-friendly and Lightweight mobility), das eine wettbewerbsfähige Leichtbaubatterie mit erhöhter Energiedichte und kürzeren Ladezeiten entwickeln will. Nach Angaben des Fraunhofer IWU 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.

Das Fraunhofer IWU bringt sich mit seinem Wissen über zellulare Metalle – auch Metallschaum genannt – in Verbindung mit einem passiven Temperaturmanagement für Batterien in das Forschungsprojekt ein. Als Sandwichmaterialien eingesetzt, sind sie leicht und absorbieren bei Crashs viel Aufprallenergie. Im Werkzeugmaschinenbau werden diese Werkstoffstrukturen bereits eingesetzt, heißt es. Auch im Automobilbau gibt es erste Anwendungen und die laufenden Entwicklungen im Sektor der Batteriegehäuse sind vielfältig.

Insbesondere Metallschäume in Kombination mit Phasenwechselmaterial, sogenanntem PCM, ermöglichen ein passives Wärmemanagement bei Batterien. Das senkt den Energieaufwand zur Kühlung, was wiederum zur Folge hat, dass die Fahrreichweite steigt.

Christian Hannemann, MARBEL-Projektleiter am Fraunhofer IWU

Laut Fraunhofer IWU sorgt eine Metallschaumstruktur als Grundlage für ein Batteriegehäuse einerseits für den schnellen Transport überschüssiger Wärme in ein Speichermedium, z. B. Wachs, das in die Zellstruktur eingelagert wurde. Andererseits schütze diese Struktur die Batterie vor äußeren Einflüssen und das Umfeld vor potenziell gefährlichen Fehlfunktionen des Batteriesystems im Fall eines Unfalls.

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