HNiederspannungsspeichersystemgehäuse in Batterieelektrische Fahrzeuge müssen eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen. Aus Sicherheitssicht sind eine hohe Schlagfestigkeit und die Fähigkeit, Energie bei einem Crash aufzunehmen oder Schutz vor Kurzschlüssen zu bieten, unerlässlich. Gleichzeitig muss das Material hitzebeständig und flammhemmend sein. Eine effiziente Wärmeabfuhr ist ebenso entscheidend. Dennoch müssen die empfindlichen Zellen vor übermäßiger Abkühlung bei Temperaturen unter Null geschützt werden. Steine oder Streusalz dürfen das Gehäuse nicht beschädigen. Darüber hinaus muss es genau in die Fahrzeugunterbodenstruktur passen, zur Körpersteifigkeit beitragen und—Dank geringem Eigengewicht—Erhöhung der Fahrzeugreichweite. Aluminiumschaum bietet die Eigenschaften, die erforderlich sind, um alle diese Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen.
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.
