Elektroautos: Batterien werden mit dem Altern sicherer

Forschende der TU Graz untersuchen Batterien über ihren Lebenslauf und ziehen daraus Schlüsse für einen effizienteren Einbau und Weiterverwendung.

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Projektleiter Christian Ellersdorfer mit Christian Trummer an der Batterien-Crashanlage des Battery Safety Center Graz.

(Bild: TU Graz / Lunghammer)

Von
  • Andreas Wilkens

Je älter eine E-Auto-Batterie, desto geringer die von ihr ausgehende Gefahr. Das haben Forschende der TU Graz herausgefunden, nachdem sie im Projekt "Safe Battery" vier Jahre lang das Verhalten von Lithium-basierten Batterien von Elektroautos bei Crashbelastungen untersucht haben.

Mithilfe von Crashtests, Simulationsmodellen und Berechnungsverfahren haben die Forschenden nach eigenen Angaben festgestellt, dass Vibrationen und Beschleunigungen das Verhalten von Batterien kaum beeinflussen. Deutlichere mechanische und elektrische Veränderungen zeigten sich allerdings durch das ständige Laden und Entladen der Batterie. So gealterte Batteriezellen besitzen bei mechanischer Belastung eine höhere Steifigkeit.

"Die Veränderungen bedeuten aber nicht zwingend, dass Batterien mit dem Alter gefährlicher werden. Die Summe der Einflüsse macht sie über die Zeit sicherer, weil sie auch elektrische Energie verlieren", erläutert Projektleiter Christian Ellersdorfer. Zellen mit stark reduziertem Kapazitätsgehalt haben nach einem internen Kurzschluss einen abgeschwächten Verlauf des so genannten Thermal Runaways. Durch das reduzierte Energiepotenzial von gealterten Batterien sinke also die Wahrscheinlichkeit von unfallverursachten Batteriebränden.

Die Forschenden beschäftigen sich mit dem gesamten Ladezyklus von Batterien, da die Beschaffenheit neuer Energiespeicher weitgehend bekannt sei. Die Hersteller könnten jetzt durch die Forschungsergebnisse wissen, was sie einer Batteriezelle zutrauen können. Das ermögliche materialsparende Designs und mehr Effizienz.

"Bislang wurde die Batterie so eingebaut, dass Deformationen bei jedem erdenklichen Szenario ausgeschlossen werden konnten", erklärt Ellersdorfer. Jetzt könnten die Hersteller den Bauraum besser nutzen. Auch seien Sicherheits-Checks einer neuen Zelle für die gesamte Lebensdauer der Batterie gültig.

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Im Forschungsverlauf geht es nun um die weitere Nutzung von Batterien. Für E-Autos seien gebrauchte Batterien mit einer Leistungskapazität von 80 Prozent nicht mehr geeignet, wohl aber für stationäre Energiespeicher oder für Werkzeugmaschinen. "Dafür ermitteln wir erstmals allgemeingültige Messgrößen im Bereich der Sicherheit", beschreibt Ellersdorfer das Vorhaben.

(anw)