Im Forschungsprojekt E-Track hat das Institut für Fahrzeugsicherheit der TU Graz gemeinsam mit dem Institut für Umweltsystemwissenschaften der Uni Graz und Industriepartner fundierte Design-Richtlinien erarbeitet, die Batteriesysteme sicherer, nachhaltiger und wirtschaftlicher machen sollen.
„Ohne einheitliche Design-Standards stehen Einsatzkräfte im Ernstfall oft vor großen Herausforderungen, weil Aufbau und Verhalten von Batteriesystemen schwer einschätzbar sind. Gleichzeitig verlieren wir wertvolle Ressourcen, wenn Batterien nicht repariert oder vollständig recycelt werden können“, erklärt Projektleiter Markus Fasching vom Institut für Fahrzeugsicherheit der TU Graz. „Unsere Arbeit zeigt, dass sich Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Kreislauffähigkeit durch ein durchdachtes Design gemeinsam verbessern lassen.“
Ein zentrales Defizit heutiger Batteriesysteme ist ihre eingeschränkte Reparatur- und Recyclingfähigkeit. Viele Hersteller setzen auf verklebte Gehäuse mit Wärmeleitpasten zur Temperaturregulierung, die zwar Vorteile in der Produktion bieten, im Schadensfall jedoch oft den Austausch des gesamten Batteriepakets erzwingen. Diese Bauweise nahm das Team als Basis-Design für seine Untersuchungen.
Zusätzlich untersuchten die Forscher zwei alternative Bauweisen, darunter ein Konzept mit austauschbaren Gehäusedeckeln, bei denen Wärmeleitpads die Hitze abführen, sowie ein flüssigkeitsgekühltes Design. Hier übernimmt ein elektrisch isolierendes Öl die Wärmeabfuhr und das Gehäuse wird mittels einer Dichtung verschraubt. Das erleichtert die Demontage und ermöglicht den gezielten Austausch einzelner Zellen.
Einfachere Reparatur lohnt sich
Die Analysen zeigen: Die Batteriezellen sind sowohl der größte Kostenfaktor als auch die entscheidende Größe für Sicherheit und Nachhaltigkeit. Sie machen rund 75 Prozent der Gesamtmasse aus, weshalb ihre Wiederverwendung nach einem Unfall maßgeblich für die ökologische und ökonomische Bilanz ist. Lebenszyklusanalysen belegen laut den Forschern: Reparaturfreundliche Designs lohnen sich bereits, sobald acht Prozent der Zellen weiterverwendet werden können. Eine einfache Zerlegbarkeit fördert zudem das Recycling der Materialien.
Ergänzend entwickelte das Forschungsteam neue Diagnosemethoden auf Basis der elektrochemischen Impedanzspektroskopie. Diese Diagnosemethoden gepaart mit virtuellen multiphysikalischen Modellen ermöglichen es den Forschern zufolge, interne Schäden wie Mikro-Kurzschlüsse zuverlässig zu erkennen, die ansonsten zeitverzögert zu kritischen Ereignissen wie Batteriebränden führen könnten.
„Obwohl die Richtlinien primär für elektrische Zweiräder entwickelt wurden, lassen sich die Methoden und Simulationsansätze direkt auf größere Fahrzeugklassen wie Pkw oder Lkw übertragen“, erklären die Forscher. Die Ergebnisse schafften damit eine fundierte Grundlage für künftige industrielle Standards und könnten auch als Ausgangspunkt für regulatorische Rahmenbedingungen dienen.
Jörg2 meint
Schöne Fingerübung! Nur, wer braucht‘s?
Die technologisch vorn stehenden Autohersteller offenbar nicht. Deren Geschäftsmodell deckt Garantien um die 7 Jahre ab. Da scheint die jetzige Instandsetzungsmethode/-situation inkludiert zu sein.
Der Gebrauchtwagenkäufer des dann >7 Jahre alten Fahrzeugs braucht dann den Lieferant für eine solche, technologisch überholte Altzelle (die sich dann als Werksneuzelle mit den Altzellen vertragen muss).
Ein Ausweg: Der ganze Pack wird maschinell zerlegt und bis auf die Grundstoffe runtergebrochen. Diese Grundstoffe gehen dann zurück an den Produktionsstartpunkt der Zelle.
Ich bin gespannt, was sich da in Zukunft für Varianten (großtechnisch industriell, „Hinterhof Bastelbude“…) herausbilden werden.
F. K. Fast meint
Gute Reparierbarkeit sehe ich als sehr wichtig. Das ist auch am Ende eine Werterhöhung, weil die (mögliche) Nutzungsdauer steigt.
Dass bspw. die LFP-Zellen beim ID.Polo verklebt sein sollen (und vermutlich bei vielen anderen Modellen wohl auch sind), ist für mich ein Ausschlusskriterium.
Tesla-Fan meint
Verklebte Zellen lassen sich genauso austauschen. Geringfügiger Mehraufwand.
Die Klimakleber sind schließlich auch nicht für immer an der Strasse festgeklebt.
ID.alist meint
LOL,
ja man kann die Klebemasse mit „besonders Umweltschonende“ Lösungsmitteln entfernen, aber diese Vergussmasse, teils der strukturelle Fähigkeit der Batterie ist, müsste man die gesamte Masse entfernen und diese wieder neu vergießen, siehe Tesla oder BMW NK und einige China-Autos.
Tesla-Fan meint
Es geht um eine zeitwert-gerechte Reparatur nach vielleicht 300000km Laufleistung.
Schau dir an, wie das z.B. die EVClinic mit vergossenen Rundzellen im Model 3 Akku macht. – Sie können über eine (selbst entwickelte) Diagnose-Software DIE eine defekte Zelle identifizieren, die den gesamte Block runterzieht. Die defekte Zelle wird ausgebohrt (nix Lösungsmittel), ein Neue einsetzt, lokal neu vergossen und anschliessend kontaktiert – und gut.
Das man dafür den Akku ausbauen und öffnen muss läßt sich prinzip-bedingt nicht vermeiden.
Jeff Healey meint
Hallo Tesla-Fan, sehr interessant!
Mich würde es noch sehr interessieren wie hoch da die Kosten in etwa liegen. 300.000 Kilometer sind ja schon mal richtig gut, aber welche Kosten erwarten einen dann für so eine Reparatur?
Hat die EV-Klinik dafür eine Übersicht?
Tesla-Fan meint
Weiss nicht, was das genau kostet, es gibt Videos von der EVKlinik auf youtube vielleicht sagen sie da was?
Es gibt seit ca. 1 Jahr eine Aussenstelle in Berlin. Vorher nur Zagreb.
Kannst auch mal im TFF danach suchen.
M. meint
Schöne Behauptung.
Belege sie doch auch.
M. meint
Entfernt. Bitte verfassen Sie konstruktive Kommentare. Danke, die Redaktion.
Jeff Healey meint
Absolut!
Es wird dringend Zeit dass dieses Thema erweiterte regulatorische Maßnahmen erfährt.
Future meint
Verklebung ist gut für die Marge. Das wird sich durchsetzen, um überhaupt noch etwas zu verdienen.
ID.alist meint
Wenn das ein Ausschlusskriterium, dann bleiben Dir nicht viele Möglichkeiten über.
Jeff Healey meint
Hallo, Stichwort Alternativen, und weil ich das auch für mich wissen wollte: Ich habe mal die KI nach der Reparaturfreundlichkeit am Beispiel meines Opel Frontera Electric gefragt:
„Keine Verklebung (Cell-to-Pack): Im Gegensatz zu vielen modernen Elektroautos, bei denen die Batteriezellen fest im Gehäuse verklebt sind, verzichtet Opel beim Frontera auf diese Bauweise. Modularer Aufbau: Die Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP) des Frontera sind in klar voneinander getrennten Modulblöcken zusammengefasst.Verschraubter Gehäusedeckel: Das äußere Schutzgehäuse lässt sich für Servicearbeiten gezielt öffnen, ohne die Struktur zu zerstören. Einfacher Austausch: Bei einem Zellfehler muss nicht der gesamte, teure Akku ersetzt werden. Techniker können das betroffene Modul einzeln entnehmen und austauschen.Warum das für dich ein riesiger Vorteil ist: Enorme Kostenersparnis: Ein Modultausch in spezialisierten Opel Refurbishment Centern kostet nur einen Bruchteil eines kompletten Batterie-Austauschs. Hohe Nachhaltigkeit: Ressourcen werden geschont, da intakte Module im Fahrzeug verbleiben und weiterverwendet werden.“
So weit die KI.
Es gibt also Konzerne/Hersteller, die in Hinsicht der Reparaturfreundlichkeit ihrer Produkte praxisorientierte und kostengünstige Verfahren einsetzen.