Verbundvorhaben: SiKuBa- Sichere und nachhaltige kunststoffbasierte Batteriegehäuse; Methodenentwicklung zur virtuellen Auslegung gegen Folgen des thermischen Durchgehens, Teilvorhaben: Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen
Zeitraum
2023-07-01 – 2026-06-30
Bewilligte Summe
810.881,67 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ETE047C
Leistungsplansystematik
Elektromobilität - Sicherheit und Lebenszyklus für Energiespeicher [EA2617]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN5)
Förderprogramm
Energie
Bisher wird die Sicherheit von Batteriegehäusesystemen gegenüber thermischem Durchgehen und Propagation im Wesentlichen durch zeit- und kostenintensive, iterative Experimente während der Produktentwicklungsphase überprüft. Nach aktuellem Stand der Technik werden überwiegend metallische Werkstoffe für Batteriegehäuse verwendet. Konzepte für leichtere und nachhaltigere Batteriegehäuse aus Kunststoffen stehen zwar zur Verfügung, der Nachweis der Sicherheit ist allerdings sehr aufwendig und teuer. Von einer stärkeren Integration von Simulationsmethoden wird eine deutliche Verbesserung des Entwicklungsprozesses erwartet. Ziel ist zukünftig die Sicherheit von kunststoffbasierten Batteriegehäusen bei geringeren Kosten und Entwicklungszeiten zu gewährleisten. Es käme dabei sowohl bei der Herstellung der Gehäuse als auch im Betrieb von Elektrofahrzeugen zu einer CO2-Einsparung. Das Projekt SiKuBa setzt bei der Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen zur Auslegung sicherer Kunststoff-Batteriegehäuse unter thermischem Durchgehen an. Die Entstehung und Ausbreitung der gefährlichen Gas- und Partikelströme sowie deren Interaktion mit Strukturelementen wird experimentell analysiert und in strömungs- und strukturmechanische Simulationsmodelle überführt. Die Modelle eröffnen eine effiziente Möglichkeit neuartige Konzepte zur Verlangsamung und Unterdrückung der Propagation virtuell zu untersuchen. Der somit mögliche Einsatz sicherer und nachhaltiger kunststoffbasierter Gehäuselösungen kann dabei einen wesentlichen Beitrag zur Akzeptanz der Elektromobilität leisten. Farasis fokussiert sich auf die Entwicklung eines Simulationsmodells zur Darstellung aller am thermischen Durchgehen beteiligten und relevanten Ereignisse innerhalb des Batteriemoduls. Hieraus werden Ersatzquellterme, die als Eingangsbedingung weiterführender Simulationsmodelle dienen, abgeleitet. Darüber hinaus unterstützt Farasis unteranderem bei der Entwicklung und Auslegung geeigneter Schutzmaßnahmen.