Wenn Antriebsbatterien bei einem Unfall beschädigt werden, muss heute oft das ganze Batteriepaket ausgetauscht werden. Das ist nicht nur ressourcenintensiv, sondern auch kostspielig – schließlich ist die Batterie nach wie vor das teuerste Bauteil im E-Auto. Ein Forschungsteam der TU Graz hat nun neue Design-Richtlinien erarbeitet, die die Energiespeicher reparierbarer, sicherer und nachhaltiger machen soll.
Die Entwicklung von Antriebsbatterien wird den Forschenden zufolge immer komplexer, da ihre elektrische Leistung, das thermische Verhalten und die mechanische Sicherheit eng zusammenspielen und einander beeinflussen. Bislang gibt es noch keine einheitlichen Design-Standards, was vor allem die Arbeit von Einsatz- und Rettungskräften erschweren kann.
„Ohne einheitliche Design-Standards stehen Einsatzkräfte im Ernstfall oft vor großen Herausforderungen, weil Aufbau und Verhalten von Batteriesystemen schwer einschätzbar sind“, erklärt Projektleiter Markus Fasching vom Institut für Fahrzeugsicherheit an der TU Graz. „Gleichzeitig verlieren wir wertvolle Ressourcen, wenn Batterien nicht repariert oder vollständig recycelt werden können.“
Standard-Batterie muss sich mit alternativen Bauweisen messen
Ein zentraler Nachteil heutiger Batteriesysteme sei ihre eingeschränkte Reparatur- und Recyclingfähigkeit, heißt es in einer Mitteilung der TU Graz. Demnach setzen viele Hersteller weiterhin auf verklebte Gehäuse mit Wärmeleitpasten zur Temperaturregulierung, die zwar Vorteile in der Produktion bieten, im Schadensfall aber oft keinen Austausch auf Zellebene ermöglichen. Zwar lassen sich bei vielen Herstellern bereits heute einzelne Batteriemodule austauschen, statt das gesamte Batteriepaket zu ersetzen. Der Austausch einzelner Zellen innerhalb eines Moduls ist jedoch oft deutlich schwieriger und wirtschaftlich nicht praktikabel.
Bauweisen wie diese bildeten das Basis-Design für die Untersuchungen des Forschungsteams. Zusätzlich nahmen die Forschenden im Rahmen des Projekts „E-Track“ zwei alternative Gestaltungskonzepte in den Fokus: Das erste nutzt austauschbare Gehäusedeckel und Wärmeleitpads, die die Hitze abführen sollen. Das zweite Konzept basiert auf einem flüssigkeitsgekühlten Design, bei dem ein elektrisch isolierendes Öl die Wärme abführt, zudem wird das Gehäuse hier mit einer Dichtung verschraubt statt verklebt. Beide Varianten sollen die Demontage vereinfachen und den gezielten Austausch einzelner Zellen ermöglichen.
Von Zweirädern auf Pkw und Lkw übertragbar: Industrie zeigt Interesse an Nachfolgeprojekten
Eine Lebenszyklusanalyse zeigt, dass die reparaturfreundlichen Bauweisen sich rechnen: Den Forschenden zufolge sind die Batteriezellen nicht nur der größte Kostenfaktor, sondern mit rund 75 Prozent der Gesamtmasse des Batteriepakets auch der entscheidende Hebel zur Optimierung der Sicherheit und Nachhaltigkeit. Ein reparaturfreundliches Design lohnt sich der Studie zufolge bereits, sobald sich nach einem Unfall acht Prozent der Zellen weiterverwenden lassen. Zudem ließe sich dank einfacher Zerlegbarkeit auch das Recycling der Materialien verbessern.
Die Forschenden entwickelten im Rahmen ihrer Untersuchung zudem neue Diagnosemethoden auf Basis der elektrochemischen Impedanzspektroskopie. Gepaart mit virtuellen multiphysikalischen Modellen sollen diese Diagnosemethoden es ermöglichen, interne Schäden wie Mikro-Kurzschlüsse zuverlässig zu erkennen – anderenfalls könnten die Schäden zeitverzögert zu kritischen Ereignissen wie Batteriebränden führen, heißt es in der Mitteilung.
Die Richtlinien wurden zwar zunächst für elektrische Zweiräder entwickelt – laut TU Graz lassen die Methoden und Simulationsansätze sich aber direkt auf größere Fahrzeugklassen wie Pkw oder Lkw übertragen. Die Forschungserkenntnisse könnten somit einst eine Grundlage für die Entwicklung von Industriestandards oder gar regulatorischen Vorgaben bilden. Aus der Industrie soll es bereits Interessenten für Nachfolgeprojekte geben, in deren Rahmen vor allem die Diagnosemethoden und die Simulationsmodelle weiter erforscht werden sollen. Das Projekt wurde von der Österreichischen Forschungsfördergesellschaft FFG gefördert, neben dem Institut für Fahrzeugsicherheit der TU Graz waren auch das Institut für Umweltsystemwissenschaften der Uni Graz sowie Partner aus der Industrie beteiligt.
Quelle: TU Graz – Pressemitteilung vom 13. August 2026
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