TU Graz untersucht Auto-Akkus: Je älter, desto stabiler

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

Im SafeLIB wurden die Sicherheit von Autoakkus üer den gesamten Lebenszyklus untersucht. | Foto: TU Graz
Im SafeLIB wurden die Sicherheit von Autoakkus üer den gesamten Lebenszyklus untersucht. | Foto: TU Graz
Gregor Soller

Wie stabil ist eine Fahrzeugbatterie, wenn sie altert? Diesen Prozess untersuchte das Grazer Institut für Fahrzeugsicherheit gemeinsam mit Industriepartnern. Dabei untersuchte man Szenarien, denen eine Batterie bei dem Einsatz im Fahrzeug über Jahre ausgesetzt ist. Neben dem ständigen Laden und Entladen der Batterie beeinträchtigte man diese auch durch mechanische Einflüsse wie Vibrationen, Beschleunigung oder kleinere Parkrempler bis hin zu schweren Unfällen.

Sehr interessant: Beim häufigen Laden und Entladen ergaben sich nicht nur elektrische, sondern auch mechanische Veränderungen im Akku: Nach vielen Zyklen hatten ältere Zellen bei mechanischer Belastung eine höhere Steifigkeit als neuwertige Zellen. Projektleiter Christian Ellersdorfer ging es dabei um den gesamten Lebenszyklus der Akkus und inwiefern sich das Gefahrenpotenzial hinsichtlich Stabilität und Brandgefahr ändert. Die Ergebnisse lassen aufhorchen, denn laut Ellersdorfer erden die Akkus im Alter nicht gefährlicher:

„Im Gegenteil: Die Summe der Einflüsse macht sie über die Zeit sicherer, weil sie auch elektrische Energie verlieren.“

Die Untersuchungen hätten außerdem gezeigt, dass Zellen mit stark reduziertem Kapazitätsgehalt nach einem internen Kurzschluss einen abgeschwächten Verlauf des so genannten „Thermal Runaways“, also dem „Durchbrennen“ des Akkus. Die logische Erklärung: Durch das reduzierte Energiepotential von älteren Akkus sinkt prinzipbedingt die Wahrscheinlichkeit von unfallverursachten Batteriebränden. Die ersten Tests, Simulationen und Berechnungen haben außerdem ergeben, dass Faktoren wie Vibrationen und Beschleunigungen das Verhalten von Batterien kaum beeinflussen.

Aus den jetzt ermittelten Ergebnissen wollen die Forscher und Hersteller nun effizientere und materialsparende Zelldesigns entwickeln, auch um die hohen Akkugewichte, die teils durch den sie umgebenden „Käfig“ weiter steigen, zu reduzieren. Laut Ellersdorfer wurden die Batterie bislang so verbaut, dass Deformationen „bei jedem erdenklichen Szenario ausgeschlossen werden konnten“, und er ergänzt:

„Jetzt können die Hersteller den Bauraum besser nutzen. Und Sicherheits-Checks einer neuen Zelle besitzen Gültigkeit für die gesamte Lebensdauer der Batterie.“

Doch auch das Thema Second Life soll erforscht werden: In der nächsten Stufe sollen die Veränderungen an den Akkus über die gesamte Nutzungsdauer weiter untersucht werden. Der Fokus liegt dann nicht mehr auf der Optimierung für das Fahrzeug, sondern auf Sicherheitsfaktoren für die Nachnutzung – wenn die ausgedienten Fahrzeug-Akkus dann als stationäre Energiespeicher oder in Werkzeugmaschinen verwendet werden.

Was bedeutet das?

Kleiner Lichtblick: Mit dem Altern werden Akkus auch sicherer. Entsprechend können sie künftig eventuell partiell leichter ausgelegt werden, zumal ein „Durchbrennen“ im Alter immer unwahrscheinlicher wird. Was wiederum auch interessant ist für die „Second-Life“-Nutzung.

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