03.05.2021 - 10:43

TU Graz: Ältere Batterien sind mechanisch stabiler

Im Rahmen des COMET-Projekts „SafeBattery“ hat ein Team der TU Graz in den vergangenen vier Jahren das Verhalten von Elektroauto-Batterien bei Crashbelastungen untersucht. Das Ergebnis: Je älter eine E-Auto-Batterie, desto geringer die Gefahr, die von ihr ausgeht.

Für die Tests hat das Grazer Institut für Fahrzeugsicherheit gemeinsam mit Industriepartnern wie AVL, Audi oder Daimler Szenarien untersucht, denen eine Batterie bei dem Einsatz im Fahrzeug über Jahre ausgesetzt ist. Neben dem Laden und Entladen der Batterie etwa die Vibrationen, die Wirkung der Beschleunigung oder auch Einwirkungen durch kleinere Parkrempler oder schwere Unfälle.

„Die Performance neuer Batteriezellen ist weitgehend bekannt, daher beschäftigten wir uns mit dem gesamten Lebenszyklus“, sagt Projektleiter Christian Ellersdorfer vom Institut für Fahrzeugsicherheit. Die ersten Tests, Simulationen und Berechnungen haben ergeben, dass Faktoren wie Vibrationen und Beschleunigungen das Verhalten von Batterien kaum beeinflussen.

Beim häufigen Laden und Entladen ergaben sich aber nicht nur wie bisher bekannt elektrische, sondern auch mechanische Veränderungen: Nach vielen Zyklen hatten ältere Zellen bei mechanischer Belastung eine höhere Steifigkeit als neuwertige Zellen.

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„Die Veränderungen bedeuten aber nicht zwingend, dass Batterien mit dem Alter gefährlicher werden“, sagt Ellersdorfer. „Im Gegenteil: Die Summe der Einflüsse macht sie über die Zeit sicherer, weil sie auch elektrische Energie verlieren.“ Die Untersuchungen hätten gezeigt, dass Zellen mit stark-reduziertem Kapazitätsgehalt nach einem internen Kurzschluss einen abgeschwächten Verlauf des so genannten Thermal Runaways haben. Durch das reduzierte Energiepotential von gealterten Batterien sinkt also die Wahrscheinlichkeit von unfallverursachten Batteriebränden.

Aus den Ergebnissen wollen die Forscher und Hersteller nun folgern, was sie einer Batteriezelle zutrauen können – und so effizientere und materialsparende Zelldesigns entwickeln. „Bislang wurde die Batterie so verbaut, dass Deformationen bei jedem erdenklichen Szenario ausgeschlossen werden konnten“, sagt der Forschungsleiter. „Jetzt können die Hersteller den Bauraum besser nutzen. Und Sicherheits-Checks einer neuen Zelle besitzen Gültigkeit für die gesamte Lebensdauer der Batterie.“

In der nächsten Stufe des Projekts sollen die Veränderungen an den Batterien über die Nutzungsdauer weiter untersucht werden. Ziel ist dann nicht mehr die Optimierung für das Fahrzeug, sondern die Forschenden wollen Sicherheitsfaktoren für die Nachnutzung ableiten können – also für Second-Life-Projekte, bei denen die ausgedienten Fahrzeug-Batterein als stationäre Energiespeicher oder in Werkzeugmaschinen verwendet werden.
tugraz.at

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03.05.2021 10:29