Ein Bodyguard aus Stahl: Das Batteriegehäuse für die E-Mobilität

Wer auf Elektromobilität setzt, der folgt keinem schnelllebigen Trend, sondern investiert in eine nachhaltige Zukunft. Unsere Experten haben sich das Herzstück des E-Autos vorgenommen und das ideale Material für den Schutz der ebenso teuren wie empfindlichen Batterien gesucht. Das Ergebnis: das selectrify^®-Batteriegehäuse aus höchstfestem Stahl – sicher, kostengünstig und nachhaltig.

Im Rahmen der selectrify®-Initiative hat thyssenkrupp Steel ein Batteriegehäuse aus Stahl entwickelt, das die Brandsicherheit in E-Autos erheblich verbessert, bis zu 50% kostengünstiger in der Herstellung ist und nur rund halb so viel CO₂-Emissionen erzeugt wie vergleichbare Batteriegehäuse aus Aluminium. Patrick Tlauka, Projektleiter der selectrify^®-Initiative bei thyssenkrupp Steel, sieht im Einsatz von höchstfesten Stählen große Potenziale für die Elektromobilität: „Wir sind mit unseren Konzepten in der Lage, die unterschiedlichsten Anforderungen zu erfüllen. Durch verschiedene Konstruktionsweisen können wir Konzepte anbieten, die sehr hohe Reaktionskräfte aufnehmen und dabei nahezu keinerlei Deformationen zulassen, aber auch weichere Strukturen mit gewollten Knautschzonen, die Aufprallenergie absorbieren.“

Im Ernstfall sorgt das selectrify^®-Batteriegehäuse für lebenswichtige Minuten

Ein stabiles und brandsicheres Batteriegehäuse dient keineswegs nur dazu, die Batterie selbst zu schützen. Beschädigungen der Batteriezellen können Brände auslösen, die auch für die Insassen gefährlich sein können. Heutige Lithium-Ionen-Akkus sind zwar extrem leistungsfähig, aber auch hochempfindlich. Batteriegehäuse aus Aluminium können Flammen und starker Hitze wenig entgegensetzen. Im Brandversuch kollabiert das Material bereits nach 30 Sekunden. Im Ernstfall ist jedoch jede Sekunde. Gut, dass Batteriegehäuse aus Stahl auch bei Batteriebränden weit unterhalb ihres Schmelzpunkts bleiben und die Fahrgastzelle sicher beschützen.

Das muss ein Batteriegehäuse leisten können

Das Batteriegehäuse hat die zentrale Aufgabe, die Batteriemodule  zu schützen. Sie sind die Schnittstelle zwischen Antrieb und Strukturelement und damit eines der wichtigsten Bauteile innerhalb eines Elektroautos. Um einen effizienten Schutz gewährleisten zu können, muss  es  stabil genug sein, um das Batteriemodul im Fall eines Unfalls vor Schäden zu bewahren. Das eingebaute Kühlsystem verhindert außerdem, dass das Batteriemodul überhitzen kann. Schließlich muss das Batteriegehäuse äußerst korrosionsbeständig sein, um trotz Umwelteinflüssen die Batterien viele Jahre sicher zu schützen.

Weniger CO₂ in der gesamten Produktionskette

Eine der größten Herausforderungen der Elektromobilität besteht darin, Elektrofahrzeuge stetig nachhaltiger und klimafreundlicher herzustellen. Zwar benötigen sie für ihren Antrieb keine fossilen Treibstoffe mehr. Dafür verlagern sich die CO₂-Emissionen jedoch von der Nutzung auf die Produktion – und da spielen Batteriemodule und ihre Gehäuse eine zentrale Rolle.

Eine ausführliche Lebenszyklus-Analyse hat Stahl als nachhaltiges Material für E-Auto-Batteriegehäuse empfohlen. Bis zu zwei Drittel weniger Treibhausgasemissionen entstehen bei der Produktion eines Stahl-Batteriegehäuses im Vergleich zur Produktion von Batteriegehäusen aus Aluminium.

Bis zu 50% niedrigere Produktionskosten

Ein weiterer Vorteil sind die niedrigen Kosten. Für eine Analyse wurde über einen Zeitraum von sieben Jahren eine Produktion von 200.000 Fahrzeugen pro Jahr angenommen. Dabei flossen Daten über die Material- und Fertigungskosten sowie Kosten für die Bauteilfertigung, die Rohbauproduktion, Dichtigkeitsprüfung und den Korrosionsschutz in die Berechnung ein. Das Ergebnis: Batteriegehäuse aus Stahl sind in ihrer Herstellung bis zu 50% günstiger als Gehäuse aus Aluminium und erreichen ein ähnliches Gewichtsniveau.

„Wir haben einen hohen Kostenvorteil – allein schon durch das Material“, vergleicht Patrick Tlauka Batteriegehäuse aus Alu mit dem selectrify^®-Batteriegehäuse: „Bei einem vergleichbaren Gewicht betragen die Kosten für Aluminium das Dreifache von Stahl.“

Mehr Reichweite mit Stahlgehäuse?

 Höchstfeste Stähle sind stabil und können gleichzeitig sehr dünnwandig gefertigt werden. Für Elektrofahrzeuge ein entscheidender Vorteil: Denn wenn das Batteriegehäuse weniger Raum einnimmt, bleibt Platz für eine größere Batterie. „Eine größere Batterie bedeutet für E-Autos vor allem mehr Reichweite“, erklärt Tlauka. „Eine dünnwandige, leichte und kompakte Gestaltung der Batteriegehäuse ist wichtig, um der Sorge vieler Endverbraucher entgegenzukommen, mit leerer Batterie liegen zu bleiben.“

Das selectrify^®-Batteriegehäuse ebnet E-Autoherstellern den Weg, die Reichweite und Sicherheit ihrer Elektroautos zu verbessern und ihre Kunden zu überzeugen, den Schritt in die zukunftsweisende Technologie zu wagen. Die Entwicklungen in der Elektromobilität bleiben spannend. Die Experten von thyssenkrupp Steel sind auf jeden Fall ganz vorne dabei, wenn es darum geht, das E-Auto fit für den Alltag zu machen.