Autobatterien im Crash-Test

Neues Forschungszentrum testet Robustheit und Langlebigkeit von E-Auto-Akkus

Wer ein Elektroauto fährt, hat heute meist ein Hunderte Kilogramm schweres Paket mit Chemikalien unter sich, das unter ungünstigen Umständen ziemlich heiß werden kann. Brandgefahr und Langlebigkeit von E-AutoBatterien sind genau die Themen, die im neuen Battery Safety Center Graz (BSCG) erforscht werden sollen. Die TU Graz und der Antriebsentwickler AVL haben es gemeinsam gegründet und am Freitag offiziell eröffnet.

Extreme Anforderungen

„Brennende Batterien werden im Straßenverkehr künftig öfters vorkommen“, meint Harald Kainz, der Rektor der TU Graz. „Deshalb ist es gut, Vorsorge treffen zu können.“Im Forschungszentrum sind unterschiedliche Prüfstände vorhanden, um die Auswirkungen mechanischer Verformungen von Batterien auszutesten. Außerdem wurden drei große Klimakammern errichtet, in denen die Alterung von Batterien auf beschleunigte Weise simuliert werden kann. Insgesamt sind rund neun Millionen Euro in das Projekt geflossen.

Die Kombination der Möglichkeiten, um die Robustheit von Batterien praktisch zu überprüfen und die Ergebnisse mit jenen von Computersimulationen zu vergleichen, sei europaweit einmalig, heißt es bei der Eröffnung. „Die Anforderungen an E-Auto-Akkus werden immer extremer. Leistung und Energiedichte werden ständig erhöht“, erklärt Cheftechniker Robert Fischer von AVL. „Wenn man an die Grenzen gehen will, braucht man Praxistests. Im BSCG können wir komplette Batterien an die Wand knallen und schauen, was passiert.“

Laut CEO Helmut List arbeitet AVL seit zehn Jahren an Technologien für E-Autos. Sie stecken heute in vielen bekannten Modellen, etwa dem Jaguar I-Pace oder dem

Audi e-tron, aber auch in Plug-in-Hybriden. An der TU Graz werde an der Sicherheit von Batterien seit acht Jahren geforscht, erzählt Hermann Steffan, der Leiter des Instituts für Fahrzeugsicherheit. Er gibt Beispiele dafür, welche Aspekte für das BSCG besonders relevant sind.

Anschwellende Akkus

„Wenn Batterien geladen oder entladen werden, ändert sich ihr Volumen. Dieses sogenannte 'Swelling' muss bestmöglich gehandhabt werden, weil es die Alterung der Batterien beeinflusst.“Sei die Konstruktion von Batterien auf das Swelling gut abgestimmt, seien Akkus prinzipiell sehr langlebig. „Es gibt Teslas mit fast einer Million Kilometer auf dem Tacho und 85 Prozent der originalen Akkuleistung.“

Ein großes Thema seien auch Schäden an der Batterie, die sich im Laufe der Zeit bilden. „Wenn die zu groß werden, kann es zu einer Eigenbrandentwicklung kommen“, meint Steffan.

Wichtig ist klarerweise auch die Crash-Sicherheit von Batterien.

Aufprall mit 100 km/h

Auf einem dynamischen Prüfstand kann ein Aufprall mit über 100 km/h nachgestellt werden. Das 300-Fache der Erdbeschleunigung wirkt dabei auf die Testobjekte. Robustheit und Gewicht müssen sich in neuen E-AutoAkkus aber in Balance halten. „Momentan entfallen 20 bis 30 Prozent des Fahrzeuggewichts auf die Einhüllung der Batterien. Sie verhindern es auch, dass man komplexe Batteriegeometrien bildet.“Finde man dafür Lösungen, könne man Batterien in mehr Bereichen im Auto unterbringen und so die Reichweite erhöhen.

Im BSCG werden künftig alltäglich Batterien brennen. Während man Batteriebrände früher nur auf freiem Feld provozierte, seien sie heute gut beherrschbar. „Wir haben eigene Bereiche, wo Batterien ausbrennen können und nachbehandelt werden. Die thermischen Testkammern im Labor können innerhalb von Sekunden komplett unter Wasser gesetzt werden.“

Durch die rasch voranschreitende Batterieentwicklung komme viel Arbeit auf das BSCG zu. Auch von herkömmlichen Lithium-IonenAkkus abweichende Formen können in Graz getestet werden – etwa Feststoffakkus, auf denen große Hoffnungen ruhen. Der Elektromobilität insgesamt bescheinigen die Projektpartner eine rosige Zukunft. „2030 werden möglicherweise 30 Prozent aller Autos einen Elektroantrieb haben“, meint etwa Helmut List. „Die genaue Zahl ist für die Forschung aber nicht so wichtig“, sagt Fischer. „Egal ob von einem Elektroauto 30.000 oder 300.000 Autos gebaut werden, es sollte nicht abbrennen.“

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