Holzgehäuse für E-Auto-Batterien brillieren bei Crash- und Feuertests
E-Autos gelten als ressourcenschonender als herkömmliche Fahrzeuge. Die Batterie und ihre Metallkomponenten haben dennoch einen großen ökologischen Fußabdruck. Forscher der TU Graz führten deshalb ein Experiment durch: Sie ersetzten das schützende Aluminiumgehäuse rund um E-Auto-Batterien durch eine Konstruktion aus Holz. Das Ergebnis ist überraschend – denn bei durchgeführten Brandschutztests schnitt das Holzgehäuse teilweise sogar besser ab als das Original aus Aluminium.
Grundsätzlich dienen die Batteriegehäuse in E-Autos dazu, die Batterien bei Unfällen vor starker Verformung zu schützen und so Brände zu verhindern. Normalerweise bestehen diese Gehäuse aus kammerförmig aufgebauten Aluminium-Strangpressprofilen. Diese Konstruktionen sind notwendig, gelten in der Herstellung aber als besonders energieintensiv. An der TU Graz setzte man nun auf eine dünne Stahlhülle, deren Kammern mit Holz gefüllt wurden.
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Erfolgreichen Crashtest simuliert
Die mikroskopisch kleinen Zellen des Holzes kollabieren bei hohem Druck, wodurch das Material bei einem Crash viel Energie aufnehmen kann. Nicht nur die Gehäusewände, auch Boden und Deckel wurden in dieser Hybridbauweise aus Stahl und Holz gefertigt. Zusätzlich wurde das Batterieinnere mit Streben ausgesteift.
„Wir waren selbst erstaunt, wie gut unser Gehäuse bei einem simulierten Crash abgeschnitten hat“, sagt der Forscher Florian Feist in einer Aussendung der TU Graz. Beim sogenannten Pfahl-Crashtest, bei dem ein Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit auf einen runden Stahlpfeiler trifft, erreichte das Holzgehäuse beinahe dieselben Werte wie das Aluminiumgehäuse eines Tesla Model S.
Doch das Gehäuse soll die Batterie nicht nur mechanisch schützen, sondern auch als Brandschutz fungieren. Um diese Funktion zu gewährleisten, verwendeten die Forscher Kork. „Wenn Kork sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist, verkohlt er“, erklärt Feist. „Durch die Verkohlung sinkt die ohnehin geringe Wärmeleitfähigkeit weiter ab, wodurch die dahinterliegenden Strukturen effektiv geschützt werden.“
Besserer Brandschutz als das Model S
Bei einem simulierten Autobrand hielt der Gehäusedeckel Temperaturen von über 1.300 Grad Celsius sowie dem Beschuss mit Aluminium- und Kupferpartikeln stand. Hier übertraf das Holz-Stahl-Gehäuse das des Model S – dieses hielt rund 100 Grad weniger aus.
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Obwohl das alternative Gehäuse in den meisten Tests sehr gute Ergebnisse lieferte, gibt es eine Schwachstelle: die Landnutzung. Denn die Herstellung von Holz benötigt mehr Fläche als die Aluminiumproduktion. Deshalb wollen die Forscher in einem Folgeprojekt untersuchen, ob sich auch minderwertiges oder recyceltes Holz sowie wiederverwendeter Kork als nachhaltige Alternativen einsetzen lassen.