Nach dem Vorbild der Natur: Was Lebensdauer und Leistung von Batterien verbessert

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Die Ingenieure von Mahle haben für eine Batteriekühlplatte eine bionische – also der Natur nachempfundene – Struktur entwickelt. Diese macht die Batterie leistungsfähiger, haltbarer und schneller aufladbar.

• Der Automobilzulieferer Mahle lernt von der Natur und entwickelt eine neue Batteriekühlplatte.

• Die bionische Struktur der Kühlkanäle verbessert thermodynamische Leistungsfähigkeit und strukturmechanische Eigenschaften.

• Die Batterie wird leistungsfähiger, haltbarer und lässt sich zudem schneller laden.

• Sie feiert Premiere an der IAA Mobility in München.

Die Natur schafft es, Herausforderungen auf möglichst effiziente Weise in größter Perfektion zu lösen. Mit der Natur als Vorbild hat Mahle hat denn auch einen Technologiesprung bei seiner neuen Batteriekühlplatte erzielt. Die Ingenieure des Konzerns haben für die Kühlkanäle eine bionische – also der Natur nachempfundene – Struktur entwickelt. Sie führt dazu, dass die Kühlflüssigkeit anders fließt. Somit verbessern sich die thermodynamische Leistungsfähigkeit und die strukturmechanischen Eigenschaften der Kühlplatte.

Bionische Batteriekühlplatte feiert Premiere

Im Ergebnis konnte Mahle die Kühlleistung um 10 Prozent steigern und den Druckverlust um 20 Prozent senken. Dadurch lässt sich die Batterie zuverlässig und homogen im notwendigen Temperaturfenster halten. Sie wird so leistungsfähiger und kann schneller geladen werden. Zudem erhöht sich ihre Lebensdauer. Noch dazu hat der Entwickler den Materialeinsatz für die Platte um bis zu 15 Prozent gesenkt. Diese spart damit 15 Prozent CO2 ein. Mahle wird seine neue bionische Batteriekühlplatte erstmals auf der IAA Mobility der Öffentlichkeit vorstellen. Die Automobilmesse findet vom 4. bis 10. September 2023 in München statt.

Natürliche Strukturen eröffnen Vorteile

„Wir lösen uns bei unserer neuen Batteriekühlplatte von technischen Geometrien und nutzen stattdessen natürliche Strukturen, etwa die Korallenform - mit herausragendem Effekt für unsere Kühltechnik und noch dazu großen Vorteilen in der Strukturstabilität“, sagte Dr. Uli Christian Blessing, Leiter der globalen Entwicklung Thermomanagement bei Mahle.

Lithium-Ionen-Batterien sind sehr temperaturempfindlich. 40 Grad Celsius sollte die Zelltemperatur über längere Zeiträume nicht überschreiten – auch unter extremen Bedingungen wie beim Schnellladen. Gleichzeitig muss die Temperaturverteilung über alle Zellen hinweg möglichst gleichmäßig sein. Die Batterien werden deshalb in der Regel über durchströmte Platten gekühlt.

Bei der neuesten Entwicklung wird die Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels bedarfsgerecht angesteuert. Denn vor allem bei geringen Temperaturunterschieden zwischen Batteriezellen und Kühlmittel verbessert sich die Wärmeübertragung durch langsamere Fließgeschwindigkeit. Die bionische Batteriekühlplatte wirkt dabei so effizient, dass sich die Temperaturspanne um 50 Prozent reduzieren und dabei insbesondere die Spitzentemperaturen deutlich senken lassen. Das ist ein großer Beitrag zu Lebensdauer und Performance der teuren Batterie.

Höhere Steifigkeit: Batteriekühlplatte spart Material

Und auch konstruktiv bietet die bionische Struktur Vorteile. Eine höhere Steifigkeit ermöglicht es, die Batteriekühlplatte mit geringeren Materialstärken einzusetzen. Das verbessert ihre Effektivität nochmals. Zudem bestehen mehr Freiheitsgrade, um neue Fertigungsprozesse mit weniger Energie- und Materialeinsatz zu ermöglichen. Ein Beitrag für die Nachhaltigkeit.

Seit weit über einem Jahrzehnt entwickelt Mahle Systeme zur Kühlung von Lithium-Ionen-Batterien für Kleinwagen bis hin zum großen Nutzfahrzeug und ist damit einer der Pioniere in diesem Technologiefeld.

Messestand auf der IAA Mobility 2023

Der Mahle IAA-Stand ist auf dem Münchner Messegelände (Summit) in Halle A2 zu finden. Darüber hinaus präsentiert der Technologiekonzern in der Testing Area in Halle C2 sein neues automatisiertes Positionierungssystem für das kabellose Laden, das der Konzern im Rahmen eines gemeinsamen Projekts mit Siemens entwickelt hat. Ein weiteres Demonstrator-Fahrzeug macht die perfekte Luftqualität im Fahrzeuginnenraum erlebbar.

Ein KI-Komfort-Demonstrator zeigt, wie in Zukunft künstliche Intelligenz den Innenraumkomfort eines Fahrzeugs auf eine neues Level heben kann. Des weiteren präsentiert Mahle mit E-Health Charge, wie die empfindliche Lithium-Ionen-Batterie in der Werkstatt optimal untersucht, ihr Zustand beurteilt und dabei gleichzeitig geladen werden kann.

Alle Neuheiten des Unternehmens sind ab Ende August auch auf dem virtuellen Messestand von Mahle unter https://experience.mahle.com/ interaktiv erlebbar.

Bild oben: Mit der Natur als Vorbild hat Mahle einen Technologiesprung bei einer neuen Batteriekühlplatte erzielt. Bild: Mahle

Weitere Informationen: https://www.mahle.com/

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