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Evonik entwickelt mit Partnern ein leichtes Hochspannungs-Batteriegehäuse für die E-Mobilität

Evonik hat als Teil eines Firmenkonsortiums ein leichteres und kostengünstigeres Batteriekonzept für E-Mobilitätslösungen entwickelt. Das neue ganzheitliche Batteriesystemkonzept bietet der Automobilindustrie eine sicherere und energieeffizientere Leichtbau-Alternative zu den schwereren, metallbasierten oder den teureren, kohlefaserverstärkten Kunststoffen.

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

Die Fahrzeugreichweite zu erhöhen durch eine verbesserte Speicherkapazität der Batterien und eine effiziente Energierückgewinnung, ist derzeit einer der Hauptschwerpunkte. Darüber hinaus kann das reduzierte Gewicht der einzelnen Fahrzeugkomponenten dazu beitragen, den Energieaufwand bei der Überwindung von Fahrwiderständen (z. B. Reifenabrollung, Steigung, Beschleunigung) zu verringern.

Zu diesem Zweck haben Evonik, Forward Engineering, LION Smart, Lorenz Kunststofftechnik und Vestaro (ein Joint Venture von Evonik und Forward Engineering) Ende 2019 damit begonnen, gemeinsam an einem modularen Multi-Material-Ansatz zu arbeiten. Mittlerweile hat die Partnerschaft eine markenunabhängige, kosteneffiziente Lösung gefunden, die das Gewicht des Batteriegehäuses im Vergleich zu anderen gängigen Materialkombinationen um etwa zehn Prozent reduziert, jedoch ohne dabei mechanische Eigenschaften einzubüßen.

Die Abdeckung aus einem glasfaserverstärkten Sheet Moulding Compound (SMC) ist eines der Schlüsselelemente des neuen Batteriekonzepts. Sie wurde für drei verschiedene Batteriegrößen, 65 kWh, 85 kWh und 120 kWh entwickelt und eignet sich daher zum Einsatz in verschiedenen Fahrzeuggrößen und -klassen. Basierend auf dem Hochleistungs-Epoxidhärter VESTALITE® S von Evonik erzielt das neue SMC die gleichen Leistungswerte wie die bisherigen, metallbasierten Batteriegehäuse, ist zugleich aber deutlich leichter als die gängigen, kostenintensiveren SMC-Materialien.

"Batteriemodule und ihre Gehäuse sind zu einem Schlüsselbereich für die Verbesserung der Leistung, Effizienz und Erschwinglichkeit moderner Elektrofahrzeuge geworden", sagt Dr. Leif Ickert, Marketing Manager Composites and Adhesives, Evonik Operations GmbH & Geschäftsführer, Vestaro GmbH. "Verbundstoff-Technologien bieten Festigkeit und Vielseitigkeit. Damit sind sie eine vielversprechende Lösung für zukünftige Batteriesystemkonzepte. Unser neues glasfaserverstärktes SMC bietet die Leistung und die wirtschaftlichen Vorteile, die die Automobilindustrie benötigt, um die nächste Generation von nachhaltigen E-Mobilitätskonzepten voranzutreiben."

Das glasfaserverstärkte Epoxid-SMC verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften, etwa seine Biege- und Schlagfestigkeit. Durch die Verwendung von Epoxidharz anstelle des üblichen Polyesterharzes wurden Probleme, die häufig bei der Weiterverarbeitung von glasfaserverstärkten SMC-Materialien auftreten, eliminiert. Ferner erfüllt es alle Anforderungen an die Feuerbeständigkeit und ist auch bei komplexen Geometrien einfach zu verarbeiten. Das gesamte Batteriekonzept wurde erfolgreich auf Serientauglichkeit und Sicherheit auch unter extremen Bedingungen getestet.

Darüber hinaus hat der Konsortialpartner Lorenz Kunststofftechnik ein Verfahren entwickelt, um glasfaserverstärkte SMC-Materialien erfolgreich zu recyceln - ein wichtiges Argument im Hinblick auf die steigenden Nachhaltigkeitsanforderungen in der Automobilbranche.