Neues Kühlmittel für E-Auto-Akkus

Hitze kann die Batterien von Elektroautos schädigen und die Akkuleistung dramatisch verringern. Ein neuartiges Kühlmittel führt die Hitze dreimal effektiver ab als Wasser und hält die Temperatur selbst in Extremsituationen im akzeptablen Bereich.

Der optimale Wirkungsbereich der Batterie eines E-Autos liegt zwischen 20 und 35 Grad Celsius. Doch schon ein Sonntagsausflug mittags im Hochsommer heizt die Batterie stärker auf, als sie vertragen kann. Die Schäden können schwerwiegend sein: Betreibt man den Akku bei 45 Grad Celsius statt bei 35 Grad, hält er nur halb so lange. Bisher funktioniert die Kühlung der Batterien aber nicht optimal. Tausch-Akkus werden beispielsweise gar nicht gekühlt, andere Batterien werden oft mit Luft gekühlt.

	Paraffin-Kügelchen speichern die Wäme in der Dispersion
Bild: Fraunhofer UMSICHT

Luft kann aber nur wenig Wärme aufnehmen und leitet sie schlecht weiter. Zudem müssen die Batteriezellen einen großen Abstand zueinander haben, damit ausreichend frische Luft hindurchströmen kann. Auch die Wasserkühlung ist noch nicht ausgereift und ihre Entwicklung steckt noch in den Anfängen.

Mehr Platz im Motorraum

Forscher am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik in Oberhausen (Deutschland) Haben nun das Kühlmittel CryoSolplus entwickelt. 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.

Paraffin als Wärmespeicher

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. Besonders wichtig hierbei: Die Stabilität der Dispersion. 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. 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.

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