High-voltage storage system housings in battery-electric vehicles must meet a wide range of requirements. From a safety perspective, high impact resistance and the ability to absorb energy in a crash or provide protection against short circuits are essential. At the same time, the material must be heat-resistant and flame-retardant. Efficient heat dissipation is equally crucial. Nevertheless, the sensitive cells must be protected from excessive cooling at sub-zero temperatures. Stones or road salt must not damage the housing. In addition, it must fit precisely into the vehicle underbody structure, contribute to body stiffness, and—thanks to low intrinsic weight—increase vehicle range. Aluminum foam offers the properties required to meet all of these demands simultaneously.
Auf der Battery Show North America Anfang Oktober in Detroit präsentierten das Fraunhofer IWU und der Automobilzulieferer Amsted Automotive ein integral gestaltetes Batteriegehäuse aus Aluminiumschaum-Sandwichstrukturen. Diese bestehen aus zwei massiven Aluminium-Frontblechen, die einen inneren Kern aus Aluminiumschaum umschließen. Bei Bedarf können die Sandwiches Kühlstrukturen oder Phasenwechselmaterialien (PCM) enthalten.
Fraunhofer IWU ist es gelungen, PCM in geschlossenzelligen Aluminiumschaum zu integrieren. PCM können sehr große Mengen an thermischer Energie aufnehmen oder freisetzen, während sie ihren physikalischen Zustand (fest/flüssig) ändern, ohne ihre eigene Temperatur signifikant zu ändern. Dies macht sie besonders geeignet für ein effizientes Wärmemanagement in Lithium-Ionen-Batterien.
Der in Detroit vorgestellte Demonstrator veranschaulicht die breite Palette möglicher Serienlösungen. Je nach priorisierten Leistungsmerkmalen können folgende Varianten realisiert werden: reine AAS (genauer: Aluminium-Aluminium-Schaum-Sandwiches), AAS mit infiltriertem PCM, AAS mit Kühlstrukturen oder AAS mit beiden Kühlstrukturen und PCM.
Damit Batteriegehäuse aus Aluminiumschaum auch in Zukunft in Serienfahrzeugen weit verbreitet sind, setzt das Forschungsteam um Dr. Thomas Hipke und Dr. Rico Schmerler nun verstärkt auf Wirtschaftlichkeit. Ein Schlüsselfaktor für zukünftige Herstellungskosten ist der Rohstoff. Hipke erklärt: „Wir setzen zunehmend auf Recyclingmaterial zur Herstellung von Aluminiumschaum. Dies ist nicht nur deutlich kostengünstiger, sondern reduziert auch den CO2-Fußabdruck erheblich.
