Temperaturschwankungen sind bekanntermaßen nicht förderlich von Elektroautobatterien. Tragen diese doch dazu bei, dass sich das verwendete Material bei Hitze ausdehnt und bei Kälte zusammenzieht. Mit diesen Herausforderungen muss die Batterie zunächst einmal zurechtkommen. Denn diese Verformungen können so stark sein, dass es zu mechanischen Belastungen und Verformungen kommt, die den Lithium-Ionen-Akkus dauerhaft schaden können. So können selbst heiße Sommertage, wie wir sie aktuell haben, ihre Wirkung auf die Lebensdauer von E-Auto-Batterien haben.
Dieses Verhalten der Batterien ist mit ein Grund dafür, dass unter anderem die Mercedes-Benz EQC Prototypen extreme Winter- und Sommererprobungen meistern müssen. Bevor die Serienproduktion startet.
Eine Möglichkeit das Problem von ausdehnen und zusammenziehen der Materialien in den Griff zu bekommen ist Wachs. Wachs soll als Wärmespeicher die Temperatur in den Batterien stabilisieren, wie ein Forscherteam um Professor Markus Czupalla von der Fachhochschule Aachen erforscht hat. Das Team tauft seine neue Methode „Infused Thermal Solutions“. Eigentlich hat diese Methode einen ganz anderen Ursprung, kann aber für E-Autos zweckentfremdet werden. Czupalla forscht am Fachbereich Luft- und Raumfahrttechnik der FH Aachen und hat diese Methode eigentlich für die Raumfahrt entwickelt.
Dort sind es Satelliten im Orbit, die je nach dem ob sie sich gerade im Schatten der Erde oder in direkter Sonneneinstrahlung befinden, Temperaturen von -150 °C bis zu +150 °C ausgesetzt sind. Das Wachs, welches in Hohlräume der Satellitenbauteile gefüllt wird, nimmt bei richtiger Dosierung und Zusammensetzung überschüssige Wärme auf und schmilzt. Sinkt die Temperatur im Satelliten, erstarrt das Wachs und gibt bei dabei wieder Wärme ab. So kann die Temperatur im Bauteil stabilisiert werden, wie verschiedene Tests der Wissenschaftler zeigen.
Dieses Prinzip könne man auch auf den Automobilsektor übertragen, um so mithilfe von Wachs die Lebensdauer eines Akkus im Elektroauto zu verlängern. Hier würde es dann wie folgt funktionieren. Wachs könnte beim Entladen der Batterie überschüssige Wärme speichern und dann wieder an die Batterie abgeben, wenn das Fahrzeug bei niedrigen Temperaturen steht. Aktuell wird diese Funktion durch das Batteriemanagementsystem übernommen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass für die Temperierung immer auch die Zellen ein wenig entladen werden.
Prof. Czupalla sieht in seiner Infused Thermal Solutions eine bessere Möglichkeit die E-Autobatterie zu optimieren und hat bereits ein entsprechendes Patent angemeldet. Vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wurden Prof. Czupalla und sein Team für die Infused Thermal Solutions“ Methode kürzlich im Rahmen der DLR Raumfahrtmanagement Challenge 2018 ausgezeichnet.
emoblitaetonline.de – Elektroauto-Batterien: Längere Lebensdauer dank Wachs?
Ein Erfolg für Technologie der letzten Generation! In den Massenmarkt wird es wohl nicht mehr schaffen. Auf der Batterietechnologie-Entwicklungsgeschichte fährt die Feststoff-Batterie auf der vierspurigen Autobahn ganz links mit hoher Geschwindigkeit an dem Problem vorbei.