Leicht und sicher – Das IsoFoamComp-Kompositmaterial für Batteriegehäuse

Ziel des Projekts IsoFoamComp ist die Entwicklung eines neuartigen Verbundwerkstoffs (IsoFoam-Composite), bestehend aus einer Aluminiumschaumkomponente (IsoFoam-Al) und einem thermisch schaltbaren Isolationsverbundwerkstoff (IsoFoam-PolyMica), die im Gesamtverbund spezifische Funktionen übernehmen und damit ein Gesamtkonzept für funktionale Modulabdeckungen und Gehäuse in Batterieanwendungen bilden.

Die Entwicklung trägt dazu bei, Batteriespeicher sicherer und effizienter zu machen, und ist damit ein notwendiger Schritt in Richtung Klimaneutralität, da die Akzeptanz von Batterieanwendungen – insbesondere in den Bereichen Mobilität und Heimspeicher – gesteigert wird.

IsoFoamComp befasst sich mit der Materialentwicklung, der Entwicklung von Fügekonzepten und der Validierung des entwickelten Gesamtkonzepts durch die Herstellung eines Labormusters in Form eines Batteriemodulgehäuses und dem Benchmarking mit serienreifen Materialien für Module (Aluminium, Stahl, Faserverbundwerkstoffe, Polypropylen, etc.). Die gesamte Materialentwicklung wird durch eine Ökobilanz unterstützt. Dazu gehört auch der Vergleich mit bestehenden Lösungen, um den ökologischen Mehrwert aufzuzeigen.

Zur Erreichung der Ziele werden maßgeschneiderte Polymerwerkstoffe und Füllstoffsysteme entwickelt, die intumeszierende Eigenschaften und keramifizierendes Verhalten kombinieren. Diese Ausgangsmaterialien sollen in Kombination mit glimmerbasierten Werkstoffen eine schaltbare Wärmeleitfähigkeit des IsoFoam-PolyMica-Verbunds unter Beibehaltung der elektrischen Isolationswirkung erreichen. Darüber hinaus werden innovative funktionsintegrierte Leichtbaustrukturen auf der Basis moderner Aluminiumschaum-Sandwiches mit hoher spezifischer Festigkeit und Steifigkeit entwickelt (IsoFoam-Al). Passives Thermomanagement wird durch die Integration von Wärmespeichermaterialien (PCM) direkt in die Porenstruktur erreicht. Für die Verbindung der Komponenten werden geeignete Fügetechniken ausgewählt bzw. entwickelt, um die einzelnen Materialien in einen Gesamtverbund zu integrieren (IsoFoam-Composite). Die Fügetechniken werden auch im Hinblick auf ihre Trennbarkeit für Recycling und Reparatur bewertet und ausgewählt. Die Einzelmaterialien und das aus beiden Komponenten gefügte Material werden in Simulationen (thermisch und mechanisch) und im Labor entsprechend den gewünschten Zieleigenschaften getestet und als Labormuster in Form von Batteriemodulgehäuseteilen umgesetzt und erneut getestet. Der innovative Verbundwerkstoff soll großserientauglich sein und muss daher auch wirtschaftlich herstellbar sein.