Wie Metallschaum Elektroautos weiter fahren lässt

Ziel des EU-Forschungsvorhabens Marbel ist die Entwicklung einer Leichtbaubatterie mit erhöhter Energiedichte und kürzeren Ladezeiten. Konkret soll ein neues kompaktes, modulares, gewichtsoptimiertes und hochleistungsfähiges Batteriepaket mit längerer Lebensdauer sowie einer höheren Energieeffizienz entwickelt werden.

Ein Schlüssel dazu liegt dem Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) zufolge im Metallschaum. Dieser könne die Wärmeregulation vereinfachen, das Gewicht der Batterien verringern und sei zugleich in hohem Maße stoßfest.

Diese Vorteile haben Metallschäume in Batterien

Das IWU ist Teil des 16 Forschungspartner umfassenden Projekts und steuert hierfür Wissen über Leichtbaustrukturen in Verbindung mit einem passiven Temperaturmanagement der Batterien bei. Die Abteilung Funktionsintegrierter Leichtbau beschäftigt sich seit über 20 Jahren mit der Technologie- und Anwendungsentwicklung zellularer Metalle – auch Metallschaum genannt.

Die im Werkzeugmaschinenbau bereits im Serieneinsatz befindlichen Werkstoffstrukturen bieten dem IWU zufolge herausragende Eigenschaften. Sie seien leicht und bei Crashs absorbieren sie viel Aufprallenergie. Insbesondere Metallschäume in Kombination mit Phasenwechselmaterial, sogenanntem PCM, sollen ein passives Wärmemanagement bei Batterien ermöglichen. Dies senke den Energieaufwand zur Kühlung, was wiederum zur Folge habe, dass die Fahrreichweite steige, schildert Christian Hannemann, Marbel-Projektleiter am Fraunhofer IWU.

Metallschaum verhindert Fehlfunktionen bei Unfall

Eine Metallschaumstruktur als Grundlage für ein Batteriegehäuse soll einerseits den schnellen Transport überschüssiger Wärme in ein Speichermedium wie beispielsweise Wachs ermöglichen, das in die Zellstruktur eingelagert wurde. Andererseits schützt diese Struktur dem IWU zufolge die Batterie vor äußeren Einflüssen und das Umfeld vor potenziell gefährlichen Fehlfunktionen bei einem Unfall.

"Wir kümmern uns zudem um den nationalen und internationalen Transfer der Forschungsergebnisse in Wirtschaft, Wissenschaft und in die Lehre an den Hochschulen. Publikationen, Messeauftritte sowie Workshops und Webinare – all das koordinieren wir, um bei Marbel Anwendungsformen zu konkretisieren", erläutert IWU-Experte Hannemann.