Neue Hülle für Elektroautos verlängert die Batterielebensdauer durch Temperaturkontrolle erheblich

Jun 12, 2023

SHANGHAI –Ein hochmoderner „Thermomantel“ soll die Batterielebensdauer von Elektroautos verlängern, ohne zusätzliche Energie zu verbrauchen.

Wissenschaftler behaupten, dass der Janus-Thermomantel, der zu jeder Jahreszeit funktioniert, die Temperatur eines Elektrofahrzeugs an einem heißen Tag drastisch senken und über Nacht um 44 °C erhöhen kann. Dieser innovative Umhang besteht überwiegend aus Quarzsand und Aluminium und übt seine temperaturregulierende Funktion autonom aus, sodass weder externe Energie noch wetterspezifische Anpassungen erforderlich sind.

Das Forscherteam bezeichnet den Umhang als „Bekleidung für Fahrzeuge“. Sie gehen davon aus, dass dadurch die Lebensdauer der Batterie von Elektroautos erhöht werden könnte, indem schädliche Temperaturschwankungen abgemildert werden.

Der Prototyp dämpft natürliche Temperaturschwankungen, indem er das Fahrzeug oder andere Objekte von seiner unmittelbaren Umgebung isoliert. Der Umhang besteht aus zwei Hauptkomponenten: einer äußeren Schicht, die Sonnenlicht effektiv reflektiert, und einer inneren Schicht, die Wärme einfängt und speichert.

Die von der Außenschicht des Mantels gesammelte Wärme wird ebenfalls so abgeführt, dass sie an die äußere Umgebung abgegeben werden kann.

Benannt nach der zweigesichtigen römischen Gottheit Janus, ist das bidirektionale Design des Umhangs ein besonderes Merkmal. Seine äußere Hülle besteht aus dünnen Quarzfasern, die mit hexagonalen Bornitridflocken beschichtet sind, einer keramischen Substanz, die Graphit ähnelt und die Sonnenreflexion verbessert. Diese Fasern werden zu einem Gewebe verflochten und mit der inneren Aluminiumlegierungsschicht verbunden.

Forscher der Shanghai Jiao Tong University testeten die Wirksamkeit der Tarnung bei Elektrofahrzeugen unter typischen Umgebungsbedingungen in Shanghai an der Zentralküste Chinas.

Ohne die Tarnung erreichte die Innentemperatur eines Autos mittags einen Höchstwert von etwa 123 °F, während die Temperatur im Inneren des mit der Tarnung ausgestatteten Autos nur 23 °C erreichte. Um Mitternacht hingegen blieb die Temperatur im Inneren des getarnten Wagens deutlich höher als die Außentemperatur und fiel nie unter den Gefrierpunkt.

„Der Thermomantel ist wie Kleidung für Fahrzeuge, Gebäude, Raumschiffe oder sogar außerirdische Lebensräume, um im Sommer kühl und im Winter warm zu bleiben“, erklärt Dr. Kehang Cui, Materialwissenschaftler an der Shanghai Jiao Tong University und leitender Autor der Studie eine Medienmitteilung. Er erkannte die Herausforderung bei der Entwicklung eines Systems, das sich ohne externe Energie automatisch ein- und ausschalten kann.

Um dieses Problem im Winter zu bekämpfen, nutzte Dr. Cuis Team einen Effekt namens „Photonenrecycling“. Im Wesentlichen schwingt die unter der Tarnung eingeschlossene Energie zwischen dem Fahrzeug und der Tarnung hin und her, anstatt sich in die Umgebung zu zerstreuen.

„Dies ist das erste Mal, dass wir in Winternächten eine Erwärmung um fast 7 °C gegenüber der Umgebungstemperatur erreichen konnten“, sagt Dr. Cui. „Das ist auch etwas überraschend für uns – es gibt keine Energiezufuhr oder Sonnenschein und es kann trotzdem zu einer Erwärmung kommen.

Das Team hat den Umhang gezielt im Hinblick auf zukünftige Skalierbarkeit entworfen. Dünnere Quarzfasern hätten zwar ein besseres Sonnenreflexionsvermögen, wären aber auch empfindlicher und mit bestehenden großvolumigen industriellen Produktionsmethoden nicht kompatibel. Die ausgewählten Materialien, darunter Aluminium, Siliziumdioxid und Bornitrid, sind alle kostengünstig und tragen zu einem leichten, langlebigen und feuerbeständigen Umhang bei. Besitzer von Elektrofahrzeugen werden sicherlich hoffen, dass das bahnbrechende Cover bald in den Handel kommt.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Device veröffentlicht.

James Gamble, Autor des South West News Service, hat zu diesem Bericht beigetragen.

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