Ist der Werkstoff Vulkanfiber für Gehäuse zukünftiger Batteriegenerationen geeignet? Im Labor untersuchen die wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen Kardelen Bayram (vorne) und Lea Aydin dessen Crashtauglichkeit. Am Kompetenzzentrum für Automotive, Mobilität und Materialforschung der Technischen Hochschule Mittelhessen konzentriert sich eine Arbeitsgruppe auf das Verhalten von Werkstoffen unter besonderen Belastungen. Geleitet von Prof. Dr. Stefan Kolling vom Fachbereich Maschinenbau und Energietechnik hat sie bereits geförderte Forschungsprojekte zum Crashverhalten von Autoscheiben aus Mineralglas und Plexiglas erfolgreich abgeschlossen. In einem aktuellen Vorhaben untersucht das Team jetzt bestimmte Batteriesysteme für Elektrofahrzeuge auf ihre Betriebssicherheit bei Unfällen.

Die THM ist dabei Partner des Wiesbadener Unternehmens Tecosim, das der Automobilindustrie Computerberechnungen und Simulationen zu Crashszenarien und zur Insassensicherheit liefert. Unterstützt wird das Verbundprojekt bis zum Herbst 2022 durch die Innovationsförderung des Landes Hessen auf dem Gebiet der Elektromobilität mit insgesamt 400.000 Euro.

Wird die Batterie von Elektrofahrzeugen bei Unfällen mechanisch verformt, drohen Kurzschlüsse und Flammen. Das gilt besonders für die derzeit marktführenden Lithium-Ionen-Batterien, die brennbare Flüssigelektrolyte enthalten. Als Alternative dazu sollen im Verlauf der Forschungsarbeiten Festkörperbatterien untersucht werden. Im Unterschied zur Flüssig-Variante benötigen sie kein Elektrolyt als Transportmedium und auch keine Trennfolie, die Kurzschlüsse verhindern soll. Dieser „Separator“ hat sich bei bisher verwendeten Fabrikaten als Schwachstelle erwiesen. Denn wird er beschädigt, kann es schlagartig zu Bränden kommen.

Die Partner haben sich als Aufgabe gestellt, das Crashverhalten von Lithium-Ionen- und Festkörperbatterien vergleichend zu testen. Dafür wollen sie einen digitalen Prototyp für eine Festkörperbatterie bauen, also ein Computermodell, das für Programme zur Crashsimulation verwendet werden kann. Auch auf die Batteriegehäuse und deren Positionierung im Elektrofahrzeug richtet sich ihr gemeinsames Forschungsinteresse. Übergeordnetes Ziel ist es, die Grundlagen für eine nächste Batteriegeneration zu schaffen und damit die Elektromobiliät alltagstauglicher zu machen.

Mit dem Forschungsvorhaben ist ein Dissertationsprojekt am Promotionszentrum für Ingenieurwissenschaften des Forschungscampus Mittelhessen verknüpft. Während der verschiedenen Projektphasen an der THM, die sich sowohl auf die Modellierung, Entwicklung von Messverfahren und Ausführung von Tests als auch auf den Bau von Batteriegehäusen aus Naturfasermaterialien erstrecken, werden auch Studentinnen und Studenten im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten beteiligt.