Batterie & Brennstoffzelle
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Die Gehäuse von Hochvoltspeichern in batterieelektrischen Autos müssen vielfältigen Anforderungen genügen. Sicherheitsrelevant sind eine hohe Stoßfestigkeit und die Fähigkeit, bei Crashs Energie aufzunehmen oder Schutz vor Kurzschlüssen zu gewähren. Dabei muss das Material hitzebeständig und flammhemmend sein. Eine effiziente Wärmeabfuhr ist ebenfalls essenziell. Dennoch sollen die empfindlichen Zellen bei Minusgraden vor zu starkem Auskühlen geschützt bleiben. Steine oder Streusalz dürfen dem Gehäuse nicht zusetzen. Außerdem soll es sich in die Unterbodenstruktur des Fahrzeugs einfügen, zur Steifigkeit der Karosserie beitragen und mit niedrigem Gewicht die Reichweite des Fahrzeugs erhöhen.
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Batteriespeichersysteme sind eine Schlüsseltechnologie für die Transformation hin zu elektrifizierten Antrieben und energieautarken Anwendungen. Sie ermöglichen den zuverlässigen Betrieb elektrischer Systeme – unabhängig von einer durchgehenden stationären Stromversorgung. Dabei reicht die technische Bandbreite von einfachen Zellverbünden bis hin zu hochkomplexen Modulen mit mehreren hundert Batteriezellen, die in verschiedenen Konfigurationen elektrisch verschaltet und mechanisch integriert werden.
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Nach langjähriger Nutzung haben viele Traktionsbatterien noch eine Restkapazität zwischen 70 und 80 Prozent. Zu wenig für den weiteren Einsatz im Fahrzeug, doch einige Zellen könnten zu großen Speichersystemen gebündelt in Privathaushalten, Unternehmen oder bei Stromnetzbetreibern weiter gute Dienste leisten. Gebrauchte Module oder ganze Hochvoltspeicher einfach zu schreddern, hieße also Nutzwert vernichten. Durch die Reparatur und das Remanufacturing dieser Batterien können nicht nur wertvolle Ressourcen geschont, sondern auch die Lebensdauer der Komponenten verlängert werden. Gezielt aufbereitete Zellen sind wieder fit für einen langjährigen Einsatz in neuen Anwendungen.
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Ein Forschungsteam der Universität Münster, der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle und des Lawrence Berkeley National Laboratory hat am Beispiel Kalifornien untersucht, ob man ausgediente Elektrofahrzeug-Batterien sofort recyceln oder zunächst der Zweitnutzung zuführen sollte. Es empfiehlt für Länder mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien, Altbatterien aus Elektrofahrzeugen zunächst als stationäre Energiespeicher wiederzuverwenden.
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Als Reaktion auf die wachsende Bedeutung des Thermomanagements und des Brandschutzes in der Elektromobilität startet die AZL Aachen GmbH ein neues Joint Partner Projekt mit dem Titel „Thermal Runaway Testing for Battery Casings - Benchmarking Systems for High-Gradient Heating and Hot Particle Blasting“. Diese Initiative konzentriert sich auf die Entwicklung und Implementierung eines realitätsnahen und wiederholbaren Brandtests zum Prüfen und Vergleichen struktureller und funktionaler Materialien, die in EV-Batteriegehäusesystemen verwendet werden.