Lithium-Ionen-Batteriesysteme bestehen bekanntlich aus einzelnen Zellmodulen, in denen wiederum mehrere Zellen zusammengefasst sind. Für deren Kühlung sorgt ein ausgeklügeltes Thermomanagement und Kühlsystem. Castrol stellt dieses in Frage, indem es eine neue Kühlflüssigkeit direkt in die Zellmodule und nicht nur außenherum leiten will.
Damit E-Auto-Batterien ihre optimale Leistung und eine lange Lebensdauer erreichen, ist eine effektive Kühlung unerlässlich. Die Zellen sollten nicht wärmer als 40 °C werden. Um das zu gewährleisten, braucht es eine Batteriekühlung, die bei den meisten E-Autos auf einem klassischen Kühlkreislauf basiert, in dem ein Gemisch aus Wasser und Glykol zirkuliert und die Wärme von den Zellmodulen abtransportiert.
Castrol verfolgt nun einen völlig neuen Ansatz zur Temperierung der Traktionsbatterie – und zwar mit dem ON e-Thermal Fluid. Die Besonderheit der Kühlflüssigkeit ist den Angaben zufolge, dass es sich um einen neuartigen elektrisch nichtleitenden Schmierstoff handelt, der speziell auf die technologischen Anforderungen der E-Mobilität ausgerichtet wurde.
Das e-Thermal Fluid sorgt dabei für eine direkte Kühlung. Das heißt, es zirkuliert innerhalb des Batteriemoduls und hat direkten Kontakt zu den Batteriezellen. Das Ergebnis ist laut Unternehmen ein deutlich verbessertes Wärmemanagement unter sämtlichen Betriebsbedingungen, was zugleich eine längere Lebensdauer der Batterie ermöglicht.
Zudem betont der Hersteller, dass sich die Akkus schneller laden lassen. Gemäß einer Modellstudie des International Journal of Energy Research soll das Kühlmittel mit gleichen Variablen im Vergleich zu konventionellen Wasser-Glykol-Flüssigkeiten eine um 41 Prozent schnellere Aufladung ermöglichen. Darüber hinaus verbleiben die Zellen während der Entladung in ihrer optimalen Betriebstemperatur und sorgen so für maximale Effizienz und Leistung.
In unabhängigen Tests reduzierte das e-Thermal Fluid bei der Entladung die Spitzentemperaturen in den Zellen um bis zu 28 °C, im Vergleich zum Wasser-Glykol-Kühlschmierstoff.
Neben der Effizienz hat das Kühlmittel laut Hersteller auch Vorteile bei der Sicherheit. Denn die Flüssigkeit biete zusätzlichen Schutz bei etwaigen technischen Problemen innerhalb des Batteriemoduls, die zu einem thermischen Durchbrennen führen könnten. Solche Überhitzungen sollen mit dem e-Thermal Fluid unwahrscheinlicher sein, da die Temperaturspitzen in den Einzelzellen geringer ausfallen. Sie können darüber hinaus – im Gegensatz zu indirekten Systemen – direkt an der Verursacherstelle abgekühlt werden.
Dr. Marc Payne, Forschungsleiter der Castrol-Abteilung für e-Mobilität und kohlenstoffarme Fahrzeuge, betont, dass sich durch die Anwendung der direkten Batteriekühlung E-Fahrzeuge mit noch höherer Leistung und deutlich verbesserten Schnellladefähigkeiten entwickeln lassen.
Nachgefragt
KRAFTHAND informierte sich bei Dr. Marc Payne, Forschungsleiter der Castrol-Abteilung für e-Mobilität und kohlenstoffarme Fahrzeuge, über die Zukunftsfähigkeit des neuen Kühlmittels für Traktionsbatterien und wollte wissen, wie wahrscheinlich der zeitnahe Einsatz des Castrol ON e-Thermal Fluid bei den Fahrzeugherstellern ist.
Herr Dr. Payne, wenn OEMs auf e-Thermal Fluid zurückgreifen, müssen dann Pumpen, Wärmetauscher, Dichtungen, Leitungen, Kühlmittelschläuche entsprechend modifiziert werden oder sind bisherige Materialien verwendbar?
Das ist einzelfallabhängig, denn es kommt darauf an, welche Materialien bei den OEMs eingesetzt werden. Um die Kompatibilität aus E-Fluiden und OEM-Komponenten festzustellen, setzt Castrol eine eigene Abteilung ein.
Gibt es schon konkrete Zusagen von OEMs für einen Serieneinsatz und wenn ja wann?
Castrol kann zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht bekanntgeben, welche Hersteller einen konkreten Serieneinsatz der Castrol ON-Reihe haben werden. Diesbezüglich sind wir aber in Gesprächen mit mehreren Herstellern.
Wie sieht es mit den Kosten im Vergleich zu Wasser-Glykol-Flüssigkeiten aus? Sind diese höher, vergleichbar oder niedriger?
Hier erwartet Castrol allgemein keine signifikanten Unterschiede: Die Fluid-Kosten bewegen sich in einem ähnlichen Rahmen, die Systemkosten sind ebenso vergleichbar, wie auch die Betriebskosten. Aber es kommt hier sehr auf das Batterie-Wärmemanagement der einzelnen Hersteller an.
Herr Dr. Payne, vielen Dank.
Die Fragen stellte Florian Zink.
