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 Forscher entwickeln effizientere Systeme für Brennstoffzellen und Kraft-Wärme-Kopplung
19.04.2017 | EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie e. V.

nachricht Forscher entwickeln Elektrolyte für Redox-Flow-Batterien aus Lignin aus der Zellstoffherstellung
18.04.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

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: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten