Elektromobilität Forschungs-Projekt will CO₂-Ausstoß bei Batteriegehäuse reduzieren

Mehrere Fraunhofer-Institute arbeiten an weniger CO₂-intensive Batteriegehäuse für E-Autos. Vor allem geht es um funktionsintegrierten Leichtbau und neuartige Werkstoffe.

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Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) forscht gemeinsam mit Partnern im Rahmen des Projekts „Cool Bat“ daran, Gehäuse für Batteriesysteme für Elektro-Autos klimafreundlich herzustellen. Wie das Institut mitteilt, soll der CO₂-Ausstoß um bis zu 15 Prozent pro Batteriegehäuse verringert werden.

Die Batteriegehäuse sollen leichter werden und bessere Gebrauchseigenschaften aufweisen, wie etwa eine höhere Leistung des Batteriesystems, schnelleres Laden und mehr Reichweite. Für das Batteriesystem eines E-Autos seien nicht nur das Batteriemodul mit seinen Zellen wichtig. Auch das Gehäuse mit Strukturen zur Lastverteilung und Temperaturregulierung, Rahmen, Deckeln sowie Bodenplatten, die vor Überhitzung und bei Unfällen den Batteriekern vor Beschädigung schützen müssen, spielen eine wichtige Rolle, so das IWU.

Aluminiumschaum als funktionsintegrierter Werkstoff

Ziel des Projekts sei es, mehr Funktion auf kleinerem Bauraum bei weniger Schnittstellen zu erreichen: Dafür sollen Einzelsysteme zu „funktionsintegrierten Strukturen“ kombiniert werden, die thermische und mechanische Aufgaben in sich vereinen. Beispielsweise erhalten Tragstrukturen direkt eingegossene Temperierkanäle und in Bodenplatten wird die Funktion der Kühleinheit mit der des Crash-Schutzes verbunden. Als Lösung nennt das Institut hier Aluminiumschaum: Das leichte Material soll bei Unfällen viel Aufprallenergie absorbieren. In Kombination mit Phasenwechselmaterial kann es zudem den Energieaufwand zur Kühlung der Batterie senken.

Außerdem werden für die Konstruktion des Batteriegehäuses neue Wärmeleitwerkstoffe entwickelt und getestet, die bisher „aufwendig hergestellte, ökologisch hoch belastende und kostenintensive Wärmeleitpasten“ ersetzen sollen. Für einen nachhaltigen Brandschutz sollen neue Materialien eingesetzt werden.

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„In aktuellen Batteriegehäusen steckt noch viel Optimierungspotenzial für funktionsintegrierten Leichtbau und Ressourceneffizienz“, sagt Rico Schmerler, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Fraunhofer IWU am Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg und Koordinator von „Cool Bat“.

Über das Projekt Cool Bat

Das Projekt ist im Mai 2021 offiziell gestartet und läuft bis April 2024. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen der Initiative Technologietransfer-Programm Leichtbau (TTP Leichtbau) gefördert und durch den Projektträger Jülich betreut.

Unter der Gesamtkoordination des Fraunhofer IWU sind die weiteren am Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg integrierten Fraunhofer-Institute IFAM, IST und WKI als Forschungspartner beteiligt. Partner aus der Industrie sind folgende Unternehmen: FES-Fahrzeug-Entwicklung Sachsen/Auto-Entwicklungsring Sachsen, Basdorf, Lampe und Partner, Compositence, Invent, iPoint-Systems, LXP Group, MID Solutions, Synthopol Chemie, Tigres, Trimet Aliminium und Daimler.

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