Batteriegehäuse aus Metallschaum

Warum Aluminiumschaum-Sandwiches für ein Batteriegehäuse?

Aluminiumschaum verbindet extreme Leichtigkeit, Formbarkeit, Wiederverwertbarkeit sowie hervorragende Absorption und Leitfähigkeit – und ist durch diese vielseitigen Eigenschaften ideal für die Ummantelung von Batterien in der Automobilindustrie geeignet. Trennwände aus Aluminiumschaum-Sandwiches zwischen den Batteriezellen fungieren als Abstandshalter und Crashabsorber. In den Aluminiumschaum können außerdem Profile oder Rohre zur Batteriekühlung integriert werden.

Das Crashverhalten (Crash-Absorption) wird nach Standard DIN 50134 – Kompressionstest von metallischen Zellmaterialien – dargestellt; ein gefertigtes Beispielbauteil aus Aluminiumschaum misst 975 × 536 × 55 mm bei 4 mm Materialstärke.

Wie wird das Kühlsystem in den Metallschaum eingebracht?

Für die Integration eines Rohrsystems in den Metallschaumkern gibt es zwei Fertigungstechnologien: das direkte Einschäumen und das nachträgliche Einfügen. Beim direkten Einschäumen wird das Rohrsystem in den Metallschaumkern eingeschäumt – eine metallurgische Bindung der Deckbleche ist somit möglich. Beim nachträglichen Einfügen wird das Rohrsystem nachträglich in den Metallschaumkern eingefügt; die Deckbleche werden dann mit dem Metallschaum verklebt.

Direktes Einschäumen

Das Rohrsystem wird direkt in den Metallschaumkern eingeschäumt. Eine metallurgische Bindung der Deckbleche ist somit möglich.

Nachträgliches Einfügen

Das Rohrsystem wird nachträglich in den Metallschaumkern eingefügt. Die Deckbleche werden nachträglich mit dem Metallschaum verklebt.

Wie wurde der Crashschutz des Batteriegehäuses getestet?

Aktuelle Elektrofahrzeuge tragen die sicherheitsrelevante Batterietechnologie meist im Bereich des Fahrzeugunterbodens – der Schutz der Batteriemodule vor einer Crashbelastung von unten hat daher sehr hohe Priorität. Eine der neuen Schutzlösungen ist der Schutz der Batteriezellen durch Sandwiches aus Aluminiumschaum mit Aluminium-Decklagen (AAS). Im EVERSAFE-Projekt wurde der Unterboden-Aufprall simuliert: Ein Fahrzeug mit einer Masse von 943 kg fährt mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h über ein halbrundes Hindernis, dessen höchster Punkt höher als der niedrigste Batteriegehäusepunkt liegt – infolge des Überfahrens kommt es zur Aufprallbelastung auf das Gehäuse.

Energieabsorption und Crash-Verhalten wurden zusätzlich mit Seitencrashtest und Pollertest geprüft.

Wie reguliert das Batteriegehäuse die Temperatur der Zellen?

Beim Einsatz von Lithium-Ionen-Akkus in Elektrofahrzeugen sind drei thermische Grenzen zu berücksichtigen: Unter 0 °C sinken Leistungsfähigkeit und Reichweite deutlich, über 30 °C nimmt die Alterung der Batterie stark zu, über 40 °C kann es zu irreversibler Schädigung kommen. Mit den Fertigungstechnologien von Havel metal foam lassen sich Rohre und Profile in den Metallschaum integrieren und so die guten Wärmeleiteigenschaften des Aluminiums nutzen: Die geschaffenen Innenhohlräume dienen dem Verlegen zusätzlicher Leitungen oder dem direkten Durchfluss von Medien zur Kühlung bzw. Heizung der Batteriezellen.

1. Bei Temperaturen unter 0 °C sinkt die Leistungsfähigkeit der Batterie und somit die Reichweite deutlich.
2. Bei Temperaturen über 30 °C nimmt die Alterung der Batterie stark zu.
3. Bei Temperaturen über 40 °C kann es zu einer irreversiblen Schädigung der Batterie kommen.

Wie ist das Batteriegehäuse konstruiert?

Die Abmessungen des Batteriegehäuses entsprechen dem Lastenheft des Kunden. Die Bodenplatte wird als durchgängiges Sandwich ausgeführt, um die Anforderung an Dichtigkeit zu gewährleisten. Die Gehäusewände können integral oder differential hergestellt werden: Bei der integralen Fertigung entstehen sie durch keilförmige bzw. rechteckige Aussparungen – mit weniger Fügestellen und Dichtigkeit durch eine geschlossene äußere Decklage. Bei der differentialen Fertigung wird das Gehäuse aus einer Vielzahl einzelner Bauteile gefügt, die über Schweißen oder Kleben verbunden werden.

Integrale Fertigung

Gehäusewände durch keilförmige bzw. rechteckige Aussparungen – Reduktion der Fügestellen, Dichtigkeit durch geschlossene äußere Decklage.

Differentiale Fertigung

Gehäuse aus einer Vielzahl einzelner Bauteile, die über Schweißen oder Kleben miteinander gefügt werden.

Welche Vorteile bietet ein Batteriegehäuse aus Metallschaum?

Das Batteriegehäuse aus Metallschaum kombiniert geringes Gewicht mit Sicherheit und Funktion: Es ist nicht brennbar und erfüllt die Brandschutz-Norm (DIN EN 45545-2), erreicht Feuerwiderstandsklassen z. B. E30 (DIN EN 13501-2, DIN EN 1363-1), entwickelt keine toxischen Gase (DIN EN 45545-2), ist wasserdicht und zu 100 % recyclebar. Eingeschäumte Rohre und die hohe Wärmeleitfähigkeit ermöglichen ein effizientes Heiz- und Kühlsystem; die rein metallische Bindung kommt ohne Klebstoffe aus.

• geringes Gewicht; Bauteile sind einschäumbar
• eingeschäumte Rohre und hohe Wärmeleitfähigkeit ermöglichen ein effizientes Heiz- und Kühlsystem
• nicht brennbar, erfüllt Brandschutz-Norm (DIN EN 45545-2); keine toxischen Gase (DIN EN 45545-2)
• erreicht Feuerwiderstandsklassen z. B. E30 (DIN EN 13501-2, DIN EN 1363-1)
• wasserdicht; Energieabsorption und gutes Crash-Verhalten (geprüft mit Seitencrashtest und Pollertest)
• Absorption von Schwingungen, Erschütterungen, Vibrationen und Geräuschen
• einfache mechanische Bearbeitung möglich (Bohren, Sägen, Fräsen, Schweißen); reparaturfähig
• verschiedene Legierungen möglich; rein metallische Bindung; 100 % recyclebar
• gute elektromagnetische Abschirmung

Häufige Fragen