Leichter und sicherer: ein Batteriegehäuse aus Aluminiumschaum

Bei der Konstruktion von Elektrofahrzeugen besteht die Herausforderung darin, durch Leichtbau das Eigengewicht zu reduzieren und damit die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen. Das Unternehmen Havel metal foam GmbH hat nun eine Batteriebox entwickelt, die nicht nur leichter als herkömmliche Batterieboxen ist. Sie bietet auch einen besseren Schutz für die Batterie.

Das Batteriegehäuse muss im Elektroauto mehrere Anforderungen erfüllen: Das Material muss eine hohe Steifigkeit und die Konstruktion insgesamt ein gutes Crashverhalten aufweisen, weil Batterien in der Regel im Fahrzeugboden verbaut werden. Bereits ein Unterbodenaufprall kann zu Schäden an der Batterie führen. Das Gehäuse sollte außerdem eine Temperaturregelung ermöglichen, weil die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien bei Frost abnimmt und die Batterie bei über 30 Grad schneller altert. Vor allem sollte das Batteriegehäuse sehr leicht sein, damit die Reichweite des Elektrofahrzeugs möglichst wenig beeinträchtigt wird.

Das Unternehmen Havel metal foam GmbH aus Brandenburg an der Havel hat nun mit Hilfe von Leichtbautechnologie eine Batteriebox entwickelt, die diese Anforderungen besser erfüllt als herkömmliche Batteriegehäuse. Für diese Innovation wurde das Unternehmen mit dem Brandenburger Innovationspreis Metall 2019 ausgezeichnet.

Aluminium-Sandwich als Innovation

Kern der Innovation ist die Konstruktion des Batteriegehäuses aus Aluminiumschaum-Sandwiches: Aluminiumdeckbleche umschließen beidseitig Aluminiumschaum, den das Unternehmen mit einem Wissenschaftspartner selbst entwickelt hat. Der Aluminiumschaum hat lediglich eine Dichte von 0,7 Gramm pro Kubikzentimeter. Batterieboxen mit Aluminiumschaum sind daher viel leichter als die gebräuchlichen Batteriegehäuse, die in der Regel aus Vollaluminium oder -stahl bestehen. Doppelt nachhaltig dabei: der Metallschaum ist zu 100 Prozent recycelbar.

Die Batteriebox von Havel metal foam weist auch ein besseres Crash- und damit Sicherheitsverhalten auf. Herkömmliche Batterieboxen aus Vollaluminium oder Stahl verformen sich bei Druckausübung, was die Batterie gefährdet. Die neue Batteriebox umgeht dieses Problem dank ihrer Sandwichkonstruktion: Beim Stoß auf ein Deckblech verteilt sich der Druck auf das poröse Material des Aluminiumschaums, das führt aber nicht zu einer Verformung des zweiten Deckblechs.

Die Bodenplatte des Batteriegehäuses wird als durchgängiges Sandwich im Fahrzeugunterbau verbaut. Der Einbau weiterer Sandwiches als Platzhalter und Crash-Absorber zwischen den Batteriezellen sorgt für zusätzliche Sicherheit.

Mehr Sicherheit bald in Serie?

Bei herkömmlichen Batterieboxen sind zur Temperaturregulierung Rohre verschweißt. Schweißnähte stellen aber eine potentielle Schwachstelle dar, weil sie brechen können. Die Havel metal foam GmbH hat eine Lösung gefunden, die Schweißen vermeidet: In den Aluminiumschaum werden Edelstahlrohre eingesetzt und gehen mit ihm eine direkte metallurgische Verbindung ein. Dieses Verfahren ist zudem ökonomischer, weil keine zusätzlichen Schweißarbeiten durch Mensch oder Maschine durchgeführt werden müssen.

Die Batteriebox aus Aluminiumschaum passt für alle Fahrzeuggrößen. Das Brandenburger Unternehmen verhandelt bereits mit verschiedenen Autoherstellern, um seine innovative Batteriebox in Serie einsetzen zu können.

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