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Akkus für Elektrofahrzeuge im Extremtest

10.09.2013, von , in Karte anzeigen

Die Versuchsanlage wird eingerichtet

Die Versuchsanlage wird eingerichtet

Elektroautos sollen her! Am besten eine Million bis zum Jahr 2020 – Das ist immerhin das erklärte Ziel der Bundeskanzlerin. Dazu müssen aber noch einige Hürden überwunden werden. Die Elektroautos der Zukunft brauchen zum Beispiel bessere Batterien, um mehr potentielle Käufer zu überzeugen. Und diese Batterien müssen natürlich auch sicher sein, unfallsicher. Das müssen die Autobauer testen und die erste Adresse für solchen Belastungstests ist die Abteilung für Batteriestudien im Zentrum für Solarenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg in Ulm. In eigenen Testbunkern prüfen die Wissenschaftler um Dr. Harry Döring was so ein Akku alles aushält. Christoph König war dabei und durfte ausnahmsweise mal was kaputtmachen, natürlich im Dienste der Wissenschaft.

Christoph König startet den Versuch durch Drücken des grünen Knopfes

Christoph König startet den Versuch durch Drücken des grünen Knopfes

Am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Ulm lässt die Autoindustrie Akkus für Elektrofahrzeuge testen, und zwar unter Extrembedingungen. Im Bunker der Batterieforscher knallt, brennt und raucht es und das dient unserer Sicherheit. Ein Knopfdruck und die Zerstörung bahnt sich ihren Weg: Vom Computer in der Werkstatt in den Bunker nebenan.

Wie reagiert der Akku, wenn er durchbohrt wird?

Wie reagiert der Akku, wenn er durchbohrt wird?

Hier ist ein Kasten, der von weitem an ein Autoradio ohne Display erinnert, unter einer Standbohrmaschine befestigt. Der Kasten ist ein Elektro-Akku, wie er in modernen Elektroautos zum Einsatz kommen könnte, zusammen mit hunderten weiteren Akkus. In die Bohrmaschine ist ein spitzer Metallnagel eingespannt, der sich durch die Außenhaut in das Innenleben des Akkus fressen wird.

Nagelprobe für Akkus

Was dann passiert, beobachten die Forscher um Dr. Harry Döring am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Ulm. Eine Kamera zeichnet Bild und Ton auf. Ein Computer erfasst die wichtigsten Daten wie etwa Temperatur, Spannung oder Druck.

Der Beobachtungsraum, von dem aus alles überwacht wird

Der Beobachtungsraum, von dem aus alles überwacht wird

Die Auftraggeber sind internationale Autokonzerne, die Elektroautos entwickeln. Dabei ist der Nageltest ein Extremtest, der Belastungen für den Akku simuliert, die im Normalfall äußerst unwahrscheinlich sind. Die einzelnen Akkus sind im Auto noch einmal besonders geschützt verbaut. Aber die Daten über die Extrembelastung sind wichtig für die Weiterentwicklung. Die Autokonzerne wollen alle nur denkbaren Gefahren möglichst ausschließen.

 

Wichtige Daten für die Industrie

Versuchsleiter Harry Döring erklärt die Messdaten

Versuchsleiter Harry Döring erklärt die Messdaten

Nach dem Knopfdruck geht alles sehr schnell. Der Nagel durchbohrt in Sekunden die Außenhaut. Weißer Rauch stößt aus dem Akku, gefolgt von einer gelben Stichflamme. Der Metallstift durchstößt in den einzelnen Zellen des Akkus die Trennschicht zwischen Anode und Kathode, den Separator. Damit sind positiv und negativ geladener Teil der Zellen nicht mehr getrennt und es kommt zum Kurzschluss. Die Temperatur im Akku steigt auf bis zu 500 Grad. In Sekunden hat der weiße Rauch den ganzen Bunker ausgefüllt. Nichts ist mehr zu sehen.

Flammen und weißer Rauch

Einmal Akku überbacken

Nach dem Test: Einmal Akku überbacken

Erst eine gute halbe Stunde später sind die giftigen Dämpfe abgesaugt und die Forscher können das Ergebnis betrachten. Der Akku sieht von oben aus wie ein Brot, das zu lange im Ofen war: Schwarz, die Außenhaut aufgebrochen. In dem Fall hätte die einzelne Zelle wahrscheinlich die hohe Temperatur an die anderen abgegeben und die gesamte Batterie wäre zerstört worden. Aber eine Explosion hat es nicht gegeben, obwohl die Zelle voll geladen war. Das war aber nur der Auftakt zu einer ganzen Reihe von Versuchen mit diesem Typ Akku. Die Forscher in Ulm müssen noch jede Menge zerstören – dann aber mit anderer Ladung.

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