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 Neuartiger Ventiltrieb spart 20% Treibstoff
19.08.2019 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Kohlendioxidneutrale Kraftstoffe aus Luft und Strom
19.08.2019 | Karlsruher Institut für Technologie

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: "Qutrit": Komplexe Quantenteleportation erstmals gelungen

Wissenschaftlern der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der Universität Wien ist es gemeinsam mit chinesischen Forschern erstmals gelungen, dreidimensionale Quantenzustände zu übertragen. Höherdimensionale Teleportation könnte eine wichtige Rolle in künftigen Quantencomputern spielen.

Was bislang nur eine theoretische Möglichkeit war, haben Forscher der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und der Universität Wien nun erstmals...

Im Focus: Laser für durchdringende Wellen: Forscherteam entwickelt neues Prinzip zur Erzeugung von Terahertz-Strahlung

Der „Landau-Niveau-Laser“ ist ein spannendes Konzept für eine ungewöhnliche Strahlungsquelle. Er hat das Zeug, höchst effizient sogenannte Terahertz-Wellen zu erzeugen, die sich zum Durchleuchten von Materialen und für die künftige Datenübertragung nutzen ließen. Bislang jedoch scheiterten nahezu alle Versuche, einen solchen Laser in die Tat umzusetzen. Auf dem Weg dorthin ist einem internationalen Forscherteam nun ein wichtiger Schritt gelungen: Im Fachmagazin Nature Photonics stellen sie ein Material vor, das Terahertz-Wellen durch das simple Anlegen eines elektrischen Stroms erzeugt. Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) waren maßgeblich an den Arbeiten beteiligt.

Ebenso wie Licht zählen Terahertz-Wellen zur elektromagnetischen Strahlung. Ihre Frequenzen liegen zwischen denen von Mikrowellen und Infrarotstrahlung. Sowohl...

Im Focus: A miniature stretchable pump for the next generation of soft robots

Soft robots have a distinct advantage over their rigid forebears: they can adapt to complex environments, handle fragile objects and interact safely with humans. Made from silicone, rubber or other stretchable polymers, they are ideal for use in rehabilitation exoskeletons and robotic clothing. Soft bio-inspired robots could one day be deployed to explore remote or dangerous environments.

Most soft robots are actuated by rigid, noisy pumps that push fluids into the machines' moving parts. Because they are connected to these bulky pumps by tubes,...

Im Focus: Crispr-Methode revolutioniert

Forschende der ETH Zürich entwickelten die bekannte Crispr/Cas-Methode weiter. Es ist nun erstmals möglich, Dutzende, wenn nicht Hunderte von Genen in einer Zelle gleichzeitig zu verändern.

Crispr/Cas ist in aller Munde. Mit dieser biotechnologischen Methode lassen sich in Zellen verhältnismässig einfach und schnell einzelne Gene präzise...

Im Focus: Wie schwingen Atome in Graphen-Nanostrukturen?

Innovative neue Technik verschiebt die Grenzen der Nanospektrometrie für Materialdesign

Um das Verhalten von modernen Materialien wie Graphen zu verstehen und für Bauelemente der Nano-, Opto- und Quantentechnologie zu optimieren, ist es...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gedanken rasen zum Erfolg: CYBATHLON BCI Series 2019

16.08.2019 | Veranstaltungen

Impfen – Kleiner Piks mit großer Wirkung

15.08.2019 | Veranstaltungen

Internationale Tagung zur Katalyseforschung in Aachen

14.08.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Wie synthetische Zellen schädliche Bakterien bekämpfen

19.08.2019 | Biowissenschaften Chemie

Neuartiger Ventiltrieb spart 20% Treibstoff

19.08.2019 | Energie und Elektrotechnik

Deutschlandweit einziges Chinatron an der Uni Ulm: Wegbereiter des bionischen Baumstamms

19.08.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics