Elektroautos haben im Betrieb zwar meist eine bessere Umweltbilanz als Verbrenner, jedoch ist ihre Herstellung wesentlich CO2-intensiver. Forscher der TU Graz haben nun eine Möglichkeit gefunden, die Treibhausgasemissionen bei der Produktion zu reduzieren – mit einem Holzgehäuse für E-Auto-Batterien.
Betrachtet man den gesamten Lebenszyklus eines Elektroautos, verursacht dieses im Laufe des gesamten Fahrzeuglebens weniger Treibhausgase als herkömmliche Verbrenner. Allerdings trifft das nicht auf die Produktion zu.
Vor allem bei der Herstellung des Antriebs entstehen bei einem rein batterieelektrisch betriebenen Pkw deutlich mehr Emissionen als bei einem vergleichbaren Verbrenner oder Hybridfahrzeug. Auf die Batterie entfallen bei der Produktion des Antriebs laut einer VDI-Analyse insgesamt 83 Prozent der verursachten Treibhausgasemissionen.
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Forscher der TU Graz haben nu jedoch einen Weg gefunden, den CO2-Ausstoß bei der Batterieproduktion zu reduzieren. Mit einem umweltfreundlichen Holzgehäuse für E-Auto-Batterien konnten sie bei ihren Experimenten nicht nur die Umweltbelastungen reduzieren, sondern auch den Brandschutz verbessern.
Holzgehäuse für E-Auto-Batterien verzichtet auf Aluminium
Die Batteriegehäuse in E-Autos bestehen häufig aus einer Aluminiumkonstruktion. Diese bringt diverse Vorteile mit sich, so zum Beispiel ein geringes Gewicht, das für die Reichweite des Fahrzeugs entscheidend ist. Außerdem hat Aluminium eine gute Wärmeleitfähigkeit und ist korrosionsbeständig.
Allerdings ist die Verarbeitung von Aluminium sehr aufwendig, die Herstellung von Primäraluminium beispielsweise ist sehr energieintensiv. So steigen bei der Produktion von E-Auto-Batterien nicht nur der Investitionskosten, sondern auch die Treibhausgasemissionen.
Mit einer Konstruktion aus Holz und dünnem Stahlblech will das Forscherteam der TU Graz nun die Umweltbelastungen deutlich senken. Bei Verformungs- und Brandschutztests konnte das Holzgehäuse für E-Auto-Batterien teilweise sogar besser abschneiden.
Welche Aufgabe hat das Batteriegehäuse?
Das Batteriegehäuse ist für Elektroautos von entscheidender Bedeutung. Es dient unter anderem dem Schutz der Batteriezellen, beispielsweise bei Erschütterungen während der Fahrt oder bei einem Unfall.
Da die Batterien selbst brandgefährdet sind, muss das Gehäuse außerdem durch nicht brennbare Materialien dafür sorgen, dass sich Feuer bei einem möglichen Brand nicht im Fahrzeug ausbreiten kann. Dafür enthält das Gehäuse auch Kühl- oder Heizsysteme, da die E-Auto-Batterien meist nur in einem bestimmten Temperaturfenster optimal arbeiten können.
Wie kann ein Holzgehäuse E-Auto-Batterien schützen?
Das Forscherteam um Florian Feist hat in seinem Projekt Bio!Lib auf die Verwendung von Aluminium verzichtet. „Stattdessen verwenden wir eine sehr dünne Stahlhaut, deren Kammern mit Holz gefüllt sind. Die Stahlhaut wird direkt im Beisein des Holzkerns verschweißt“, erklärt der Forscher.
Holz hat den Vorteil, dass es aus winzigen Zellen besteht, die unter hoher Druckbelastung kollabieren und dadurch bei einem Crash viel Energie aufnehmen können.
Das Holzgehäuse für E-Auto-Batterien konnte dabei auch diverse Tests bestehen. So beispielsweise den Pfahl-Crashtest, bei dem Fahrzeuge mit einer hohen Geschwindigkeit auf einen runden Stahlpfeiler prallen. Hierbei konnte das Holzgehäuse fast identische Werte wie das Aluminium-Batteriegehäuse des Tesla Models S erreichen.
Kork stellt den Brandschutz sicher
Für die Feuer- und Hitzebeständigkeit haben die Forscher für ihr Holzgehäuse das Brandschutzmaterial Kork verwendet. „Wenn Kork sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist, verkohlt er“, erklärt Feist. „Durch die Verkohlung kommt es zu einem starken Abfall der ohnehin bereits relativ geringen Wärmeleitfähigkeit, wodurch die dahinter liegenden Strukturen geschützt sind.“
Bei einem simulierten Batteriebrand konnte der Batteriedeckel Temperaturen von mehr als 1.300 Grad Celsius und dem Beschuss mit Aluminium- und Kupferpartikeln standhalten. Im Vergleich zu Tesla schneidet das korkisolierte Batteriegehäuse laut den Forschern sogar besser ab. Demnach war die Temperatur auf der brandabgewandten Seite rund 100 Grad Celsius niedriger.
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