Diese Frage hat sich die TU Graz im Rahmen des „SafeBattery“ Projekt, gemeinsam mit verschiedenen Partnern, gestellt. Hierbei steht vor allem die Frage im Raum, wie sich die Batterien von Elektroautos unter Crashbelastung im Detail verhalten und welchen Einfluss das Vorleben der Batterie auf deren Sicherheit hat. Sicherlich interessant für die Automobil-Hersteller, welche dadurch wertvolle Informationen für Fertigungsprozesse erwarten können.
Denn aktuell ist es so, dass die Sicherheit bei Lithium-Ionen-Akkus mit höheren Produktionskosten einhergeht. Dies liegt daran, dass die Traktionsbatterien derzeit meist völlig abgekapselt in Batteriegehäusen in das Fahrzeug integriert werden, um sie damit vor allen denkbaren Belastungen und äußeren Einflüssen zu schützen. Gerade dieser „Panzer“ sorgt für eine umständlichere Bauweise, erhöhtes Gewicht und Größe sowie spürbaren Einfluss auf das Gesamtdesign der Elektroautos.
„Im Sinne der Sicherheit schützen Fahrzeughersteller Traktionsbatteriekomponenten lieber mehr als eventuell notwendig, um auf alle Fälle auf der sicheren Seite zu sein. Dadurch ergeben sich aber im Gegenzug gewisse Einschränkungen. Ein Grund für diese Vorgehensweise ist, dass das Verhalten der Batteriekomponenten, beispielsweise Batteriezellen, unter Crashbelastungen noch zu wenig erforscht wurde.“ – Wolfgang Sinz, Institut für Fahrzeugsicherheit der TU Graz
Aktuelle Forschungen beschränkten sich zudem meist auf das Verhalten neuer Fahrzeugtraktionsbatterien, ohne beispielsweise den möglichen Einfluss von Vorbelastungen, etwa durch Alterung, zu berücksichtigen. Zumindest werden teilweise neue Batterietypen erforscht, wie beispielsweise die Nickel-Zink-Akkus, welche im Labor als Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus durchgehen. Im Rahmen des bereits erwähnten „SafeBattery“ Projekts hat die TU Graz ihre Forschung mit namhaften nationalen wie internationalen Partnern aus Forschung und Industrie im April 2017 Fahrt aufgenommen.
Vier Jahre soll das Projekt laufen, welches von FFG gefördert wird. Dabei wird unter anderem das mechanische, elektrochemische und chemisch-thermodynamische Verhalten von Einzelzellen und Einzelmodulen auf Lithiumbasis unter Crashbelastungen im Zentrum getestet und erforscht. Es werden allerdings nicht nur Fabrikneue Batterien getestet, sondern auch solche, welche bereits ein bestimmtes Maß an Vibrationen, an eventuellen leichten mechanischen Belastungen infolge leichter Unfälle und an kalendarischer Alterung hinter sich haben. Durchaus sinnvoll, fährt man schließlich nur kurze Zeit mit einer jungfräulichen Batterie durch die Gegend.
Man erhofft sich im Rahmen des Projektes die Grenzen der Batterienzelle ausloten, um in weiterer Folge Parameter zu definieren, die dazu genutzt werden, dass diese Grenzen in der Praxis niemals überschritten werden. Eine enge Zusammenarbeit der beteiligten Partner ist notwendig, damit dieses Ziel erreicht werden kann.
„In diesem Projekt kreuzen sich viele Disziplinen. Wir haben eine ganze Reihe von Einflussparametern und müssen das Mosaik erst in seine Einzelteile zerlegen und untersuchen. Erst dann können wir Empfehlungen zu Bau, Integration und Betrieb der Batterien abgeben.“ – Wolfgang Sinz, Institut für Fahrzeugsicherheit der TU Graz
Ein weiterer Fokus des Projekts: Gemeinsam mit dem Institut für Chemische Technologien von Materialien werden die Untersuchungen nicht nur für State-of-the-Art Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyten durchgeführt, sondern auch mit der nächsten Generation an Lithium-Batterien mit All Solid State Elektrolyten. Macht durchaus Sinn, schließlich ist es interessant zu sehen, wie der Stand zukünftiger Systeme ist. Weiterführende Informationen finden sich unter der nachfolgenden Quellenangabe.
Quelle:TU Graz – E-Fahrzeuge im Crashfall: Was macht die Batterie?
