Ab 8 Prozent Wiederverwendung: Forscher berechnen Nutzen modularer E-Auto-Akkus

Kleine Schäden an der Antriebsbatterie führen bei Elektrofahrzeugen derzeit häufig zum wirtschaftlichen Totalschaden. Weil Gehäuse meist fest verklebt sind, lässt sich der Energiespeicher in Werkstätten kaum öffnen oder zellweise reparieren.

Dabei müssen moderne Stromer zunächst Strecke machen, um ihren ökologischen Rucksack aus der Produktion auszugleichen. Laut Berechnungen des International Council on Clean Transportation (ICCT) dauert es im Schnitt rund 17.000 Kilometer, bis ein Elektroauto die höheren Fertigungsemissionen im Fahrbetrieb amortisiert hat.

Verklebte Gehäuse als Reparaturbremse

Bislang fehlen verbindliche Designstandards für die Konstruktion von Traktionsbatterien. Hersteller setzen aus Gründen der Prozessgeschwindigkeit und Wärmeleitung oft auf feste Verklebungen mit Wärmeleitpasten.

„Ohne einheitliche Designstandards stehen Einsatzkräfte im Ernstfall oft vor großen Herausforderungen, weil Aufbau und Verhalten von Batteriesystemen schwer einschätzbar sind“, erklärt Projektleiter Markus Fasching vom Institut für Fahrzeugsicherheit der TU Graz. Zudem gingen wertvolle Ressourcen verloren, wenn Akkus weder repariert noch sortenrein zerlegt werden können.

Alternative Bauweisen im Laborvergleich

Im Rahmen des Forschungsprojekts „E-Track“ haben Grazer Wissenschaftler das gängige Klebeverfahren mit zwei reparaturfreundlichen Alternativen verglichen:

• Verschraubte Gehäusedeckel: Die Hitzeabfuhr erfolgt über flexible Wärmeleitpads statt aushärtender Pasten.
• Direkte Flüssigkeitskühlung: Ein elektrisch isolierendes Öl umspült die Zellen, während das Gehäuse mit Dichtungen verschraubt wird.

Beide Systeme erlauben es Mechanikern, das Gehäuse zerstörungsfrei zu öffnen und einzelne beschädigte Zellen gezielt herauszunehmen.

Wirtschaftlich ab acht Prozent Zellrettung

Die Batteriezellen machen rund 75 Prozent des Gesamtgewichts und den mit Abstand größten Kostenfaktor eines Akkupakets aus. Entsprechend stark wirkt sich jede wiederverwendete Zelle auf die Kosten- und Umweltbilanz aus.

Die Lebenszyklusanalysen des Forschungsteams belegen: Modulare, reparaturfähige Konstruktionen rentieren sich bereits, wenn nach einem Unfall lediglich acht Prozent der Zellen intakt bleiben und weitergenutzt werden können.

Um versteckte Zellschäden wie gefährliche Mikro-Kurzschlüsse vorab zu diagnostizieren, kombinierten die Forscher elektrochemische Impedanzspektroskopie mit multiphysikalischen Computermodellen. Das verhindert, dass vorgeschädigte Zellen unbemerkt im Fahrzeug verbleiben und später Brände auslösen.

Die Richtlinien wurden primär an Zweirad-Akkus erprobt, lassen sich laut der im Fachjournal Sustainable Production and Consumption veröffentlichten Studie jedoch direkt auf Pkw- und Lkw-Plattformen skalieren.