Hochvolt-Verbundbatteriegehäusekonzept für Elektromobilitätsanwendungen entwickelt

Am 1. Februar wurde berichtet, dass Evonik Industries (Essen, Deutschland) mit Konsortialpartnern ein leichteres und kostengünstigeres Hochvolt-Batteriegehäusekonzept für E-Mobilitätslösungen mit glasfaserverstärkter Epoxy Sheet Molding Compound (SMC) entwickelt hat. . Das ganzheitliche Batteriesystemkonzept bietet der Automobilindustrie nach eigenen Angaben eine sicherere und energieeffizientere Alternative zu Metallen oder höherpreisigen carbonfaserverstärkten Kunststoffen.

Obwohl weltweit bereits Millionen von Elektroautos und Plug-in-Hybriden auf den Straßen unterwegs sind, gibt es laut Evonik noch keine allgemeingültigen Standards für die einzelnen Komponenten. Derzeit werden jedoch erhebliche Anstrengungen unternommen, um einzelne Fahrzeugbaugruppen zu standardisieren und einen marktübergreifenden Komponentenstandard zu etablieren.

Die Erhöhung der Reichweite der Fahrzeuge durch die Verbesserung der Speicherkapazität der Batterien und eine effiziente Energierückgewinnung ist derzeit einer der Schwerpunkte. Darüber hinaus kann die Gewichtsreduzierung der einzelnen Fahrzeugkomponenten auch dazu beitragen, den Energiebedarf zur Überwindung von Fahrwiderständen (z. B. Reifenrollen, Steigung, Beschleunigung) zu reduzieren.

Zu diesem Zweck haben Evonik, Forward Engineering, LION Smart, Lorenz Kunststofftechnik und Vestaro (ein Joint Venture von Evonik und Forward Engineering) Ende 2019 begonnen, gemeinsam an einem modularen Multimaterial-Ansatz zu arbeiten. Das Batteriegehäuse-Verbundkonzept wurde entwickelt im Rahmen dieser Partnerschaft können für drei verschiedene Batteriegrößen 65 Kilowattstunden (kWh), 85 kWh und 120 kWh für den Einsatz in verschiedenen Fahrzeuggrößen und -klassen verwendet werden. Eines der Schlüsselelemente des neuen Batteriekonzepts ist die Glasfaser-SMC-Abdeckung. Auf Basis des Hochleistungs-Epoxid-Härters VESTALITE S von Evonik soll das SMC die Leistungswerte der bisherigen metallbasierten Batteriegehäuse erreichen und dabei deutlich leichter sein als die aktuellen, kostengünstigeren SMC-Materialien. Darüber hinaus soll das Gehäuse das Gewicht des Batteriegehäuses im Vergleich zu anderen gängigen Materialkombinationen um ca. 10 % reduzieren, ohne dass die mechanischen Eigenschaften verloren gehen.

„Batteriemodule und deren Gehäuse sind zu einem Schlüsselbereich geworden, um die Leistung, Effizienz und Erschwinglichkeit moderner Elektrofahrzeuge zu verbessern“, sagt Dr. Leif Ickert, Marketing Manager Composites and Adhesives, Evonik Operations GmbH und Geschäftsführer, Vestaro GmbH. „Verbundtechnologien bieten Stärke und Vielseitigkeit und bieten eine sehr vielversprechende Lösung für zukünftige Batteriesystemkonzepte. Unser neues glasfaserverstärktes SMC bietet die Leistung und den wirtschaftlichen Nutzen, die die Automobilindustrie benötigt, um die nächste Generation nachhaltiger Elektromobilitätskonzepte voranzutreiben.“

Laut Evonik verfügt das glasfaserverstärkte Epoxid-SMC über hervorragende mechanische Eigenschaften wie Biege- und Schlagzähigkeit. Durch die Verwendung von Epoxidharz anstelle des üblichen Polyesterharzes wurden andere Probleme beseitigt, die bei der Weiterverarbeitung von glasfaserverstärkten SMC-Materialien häufig auftreten. Darüber hinaus erfüllt es alle Anforderungen an den Feuerwiderstand und ist auch bei komplexen Geometrien einfach zu verarbeiten. Das gesamte Konzept wurde erfolgreich auf Serientauglichkeit und Sicherheit auch unter extremen Bedingungen getestet.

Evonik weist darauf hin, dass der Konsortialpartner Lorenz Kunststofftechnik auch ein etabliertes Verfahren für das erfolgreiche Recycling dieser glasfaserverstärkten SMC-Werkstoffe entwickelt hat, ein wichtiger Faktor angesichts der steigenden Nachhaltigkeitsanforderungen in der Automobilindustrie.