Evonik präsentiert leichteres, kosteneffektives Hochvolt-Batteriegehäuse mit Glasfaser-SMC

Am 1. Februar wurde berichtet, dass Evonik Industries (Essen, Deutschland) und Konsortialpartner ein leichteres und kosteneffektiveres Hochvolt-Batteriegehäusekonzept für E-Mobilitätslösungen mit glasfaserverstärktem Epoxid-Sheet Molding Compound (SMC) entwickelt haben. Laut Unternehmen bietet das ganzheitliche Batteriesystemkonzept der Automobilindustrie eine sicherere und energieeffizientere Alternative zu Metallen oder teureren kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen.

Obwohl weltweit bereits Millionen Elektroautos und Plug-in-Hybride auf den Straßen sind, gibt es laut Evonik noch keine allgemein verbindlichen Standards für Einzelkomponenten. Es werden jedoch erhebliche Anstrengungen unternommen, einzelne Fahrzeugbaugruppen zu standardisieren und einen branchenübergreifenden Komponentenstandard zu etablieren.

Die Erhöhung der Reichweite durch Verbesserung der Batteriespeicherkapazität und effiziente Energierückgewinnung ist derzeit ein Hauptfokus. Zudem kann die Gewichtsreduzierung einzelner Fahrzeugkomponenten dazu beitragen, den Energiebedarf zur Überwindung von Fahrwiderständen (z. B. Reifenrollwiderstand, Steigung, Beschleunigung) zu verringern.

Modularer Multi-Material-Ansatz

Zu diesem Zweck begannen Evonik, Forward Engineering, LION Smart, Lorenz Kunststofftechnik und Vestaro (ein Joint Venture von Evonik und Forward Engineering) Ende 2019 mit der Zusammenarbeit an einem modularen Multi-Material-Ansatz. Das unter dieser Partnerschaft entwickelte Komposit-Batteriegehäusekonzept kann für drei verschiedene Batteriegrößen – 65 kWh, 85 kWh und 120 kWh – für verschiedene Fahrzeuggrößen und -klassen eingesetzt werden. Ein Schlüsselelement des neuen Batteriekonzepts ist der glasfaserverstärkte SMC-Deckel. Basierend auf Evoniks Hochleistungs-Epoxidhärter VESTALITE S liefert der SMC angeblich die Leistungsniveaus der bisherigen metallbasierten Batteriegehäuse, ist aber deutlich leichter als die aktuellen, kostspieligeren SMC-Materialien. Weiterhin soll das Gehäuse das Gewicht des Batteriegehäuses um ca. 10 % im Vergleich zu anderen gängigen Materialkombinationen reduzieren, ohne Einbußen bei mechanischen Eigenschaften.

"Batteriemodule und ihre Gehäuse sind zu einem Schlüsselbereich für die Verbesserung von Leistung, Effizienz und Erschwinglichkeit moderner Elektrofahrzeuge geworden", sagt Dr. Leif Ickert, Marketing Manager Composites and Adhesives, Evonik Operations GmbH und Geschäftsführer, Vestaro GmbH. "Komposittechnologien bieten Festigkeit und Vielseitigkeit und stellen eine sehr vielversprechende Lösung für zukünftige Batteriesystemkonzepte dar. Unser neuer glasfaserverstärkter SMC liefert die Performance und wirtschaftlichen Vorteile, die die Automobilindustrie benötigt, um die nächste Generation nachhaltiger E-Mobilitätskonzepte voranzutreiben."

Materialeigenschaften und Recycling

Evonik zufolge besitzt der glasfaserverstärkte Epoxid-SMC hervorragende mechanische Eigenschaften einschließlich Biege- und Schlagfestigkeit. Durch den Einsatz von Epoxidharz statt des üblichen Polyesterharzes wurden andere Probleme, die häufig bei der nachgelagerten Verarbeitung von glasfaserverstärkten SMC-Materialien auftreten, eliminiert. Zudem erfüllt er alle Spezifikationen bezüglich Brandbeständigkeit und ist auch bei komplexen Geometrien einfach zu verarbeiten. Das gesamte Konzept wurde erfolgreich auf Serientauglichkeit und Sicherheit auch unter extremen Bedingungen getestet.

Evonik merkt an, dass Konsortialpartner Lorenz Kunststofftechnik auch einen etablierten Prozess für das erfolgreiche Recycling dieser glasfaserverstärkten SMC-Materialien entwickelt hat – ein wichtiger Faktor angesichts steigender Nachhaltigkeitsanforderungen in der Automobilindustrie.