Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Batterien von Elektroautos – gut gekühlt

02.07.2012
Hitze kann die Batterien von Elektroautos schädigen: Bereits die schnelle Fahrt auf der Autobahn bei sommerlichen Temperaturen wärmt den Akku zu stark auf. Ein neuartiges Kühlmittel führt die Hitze dreimal effektiver ab als Wasser und hält die Temperatur selbst in Extremsituationen wie bei Fahrten über Pässe im akzeptablen Bereich.

Batterien liefern Elektroautos den »Kraftstoff« zum Fahren – sie sind quasi das Herzstück der Fahrzeuge. Sollen die Batterien möglichst lange leben, dürfen sie nicht zu stark überhitzen: Ihr »Wohlfühlbereich« liegt zwischen 20 und 35 Grad Celsius. Doch schon ein Sonntagsausflug mittags im Hochsommer heizt die Batterie stärker auf, als sie vertragen kann.


Die Dispersion Cyrosolplus kann dreimal so viel Wärme aufnehmen wie Wasser. Das Kühlmittel sorgt dafür, dass die Batterie nicht zu heiß wird.
© Fraunhofer UMSICHT

Die Schäden können schwerwiegend sein: Betreibt man den Akku bei 45 Grad Celsius statt bei 35 Grad, hält er nur halb so lange. Eine neue Batterie ist jedoch teuer – der Preis kann durchaus bei der Hälfte des Fahrzeugpreises liegen. Die Batterien sollten daher gekühlt werden. Bisherige Kühlsysteme sind jedoch noch nicht ausgereift: Üblicherweise kühlt man die Batterien entweder gar nicht – etwa solche, die beim »Tanken« einfach gegen eine voll geladene ausgetauscht werden können – oder mit Luft.

Luft kann jedoch nur wenig Wärme aufnehmen und leitet sie schlecht weiter. Zudem müssen die Batteriezellen einen großen Abstand zueinander haben, damit ausreichend frische Luft hindurchströmen kann. Wasserkühlungen stecken noch in den Anfängen: Sie weisen eine bessere Wärmekapazität als Luft auf und können die Wärme besser abtransportieren – allerdings ist der Wasservorrat begrenzt, während Luft in beliebigen Mengen durch die Batterie strömen kann.

Mehr Platz im Motorraum
Künftig gibt es eine Alternative, um die Batterien nicht zu heiß werden zu lassen – das Kühlmittel CryoSolplus. Dieses ist ein Gemisch aus Wasser und Paraffin, stabilisierenden Tensiden und etwas Frostschutzmittel Glycol, es ist somit eine Dispersion. Der Vorteil: CryoSolplus kann dreimal so viel Wärme aufnehmen wie Wasser und Extremsituationen wie Autobahnfahrten im Hochsommer besser abpuffern. Der Vorratstank kann daher kleiner sein als bei einer Wasserkühlung – im Motorraum lässt sich so Gewicht und Platz sparen. Zudem leitet CryoSolplus die Wärme gut. Sie fließt schnell von den Batteriezellen in das Kühlmittel ab. Die Kosten sind nur geringfügig höher als bei einer Wasserkühlung – die Mehrkosten liegen bei etwa 50 bis 100 Euro. Entwickelt wurde das Kühlmittel von Forschern am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen.

Das Prinzip: Nimmt CryoSolplus Wärme auf, »schmelzen« die festen Paraffin-Kügelchen zu Paraffin-Tropfen und speichern die Wärme somit. Kühlt die Lösung ab, erstarren die Tropfen wieder. Man spricht auch von Phasen-Wechsel-Materialien. »Der Hauptknackpunkt bei der Entwicklung lag in der Stabilität der Dispersion«, erläutert Dipl.-Ing. Tobias Kappels, Wissenschaftler am UMSICHT. Denn die einzelnen Paraffin-Kügelchen dürfen nicht zusammenklumpen und sich – da sie leichter sind als Wasser – auch nicht an der Oberfläche sammeln. Vielmehr sollen sie sich gut im Wasser verteilen. Tenside stabilisieren die Dispersion. Sie lagern sich an den Kügelchen an und bilden eine Art schützende Hülle. »Um herauszufinden, welche Tenside sich am besten eignen, haben wir die Dispersion bei drei unterschiedlichen Belastungen untersucht: Wie lange lässt sie sich lagern, ohne Schaden zu nehmen? Wie gut hält sie mechanische Belastungen aus, etwa das Pumpen durch Rohrleitungen? Und wie stabil ist sie, wenn man sie thermischen Belastungen aussetzt, also etwa einfriert und wieder auftaut?« so Kappels. Weitere Punkte, die die Forscher optimieren, sind die Wärmekapazität, die Wärmeübergangseigenschaften und die Fließfähigkeit. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler Feldtests durchführen und das Kühlmittel in einem Versuchsfahrzeug testen.

Tobias Kappels | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/juli/batterien-von-elektroautos-gut-gekuehlt.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht DFKI-Roboter erkunden autonom Lavahöhlen auf Teneriffa
21.11.2017 | Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI

nachricht Digitale Messtaster von WayCon – höchst präzise und vielseitig einsetzbar
14.11.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie