Forscher der Technischen Universität Graz haben im Rahmen eines Nachhaltigkeitsprojekts (BIO!LIB) eine neuartige Konstruktion für E-Auto-Batteriegehäuse entwickelt, die auf Holz, Kork und Stahl statt auf herkömmlichem Aluminium basiert. Ziel war es, den ökologischen Fußabdruck der ressourcenintensiven Aluminiumgehäuse zu reduzieren, ohne dabei Sicherheit und Funktionalität zu beeinträchtigen.
Als Ergebnis entwickelte sich eine Hybridkonstruktion mit Stahlhülle, Holzfüllung und einem Gehäusedeckel aus Kork. Diese Konstruktion überraschte in Crashtests und Brandversuchen mit herausragenden Ergebnissen.
Mechanisch stabil, brandsicher und leicht
Die mikroskopisch poröse Zellstruktur des Holzes absorbiert bei mechanischer Belastung viel Energie – vergleichbar mit modernen Aluminiumprofilen. In einem simulierten Pfahlcrash hielt das Holz-Stahl-Gehäuse nahezu dieselbe Stoßenergie aus, wie das Aluminiumgehäuse eines Tesla Model S. Querstreben erhöhen jetzt zusätzlich die strukturelle Steifigkeit.
"In unserem Projekt Bio!Lib haben wir daher auf Aluminium verzichtet", sagt Florian Feist vom Institut für Fahrzeugsicherheit. "Stattdessen verwenden wir eine sehr dünne Stahlhaut, deren Kammern mit Holz gefüllt sind. Die Stahlhaut wird direkt im Beisein des Holzkerns verschweißt."
Mehr Energiedichte und bessere Umweltbilanz
Auch beim Brandschutz überzeugte das Naturmaterial. Der Deckel aus Kork hielt Temperaturen von über 1.300 °C sowie dem Beschuss mit Aluminium- und Kupferpartikeln stand – etwa 100 °C mehr als beim Tesla-Vergleichsmodell. Die geringe Wärmeleitfähigkeit von Kork nimmt beim Verkohlen weiter ab und schützt so das Batterieinnere besonders effektiv.
Dank der deutlich geringeren Dichte von Holz lässt sich bei gleicher Stabilität eine höhere Energiedichte der Gesamtbatterie erreichen – ein Vorteil, den die TU Graz in künftigen Projektphasen weiter ausbauen möchte. Zudem soll geprüft werden, ob sich recyceltes Holz und wiederverwendeter Kork einsetzen lassen. Ziel ist eine nachhaltigere und ressourcenschonende Batterieproduktion.
Holz-Stoff im Zellinneren: Lignin statt Kunststoff
Parallel dazu arbeitet die Michigan State University (MSU) an einem weiteren Ansatz zur Erhöhung der Batteriesicherheit – diesmal auf Zellniveau. Das Team um Chengcheng Fang entwickelte einen Separator aus Lignin, einem natürlichen Bestandteil von Holz. Separatoren trennen Anode und Kathode in Lithium-Ionen-Akkus und verhindern Kurzschlüsse.
Herkömmliche Separatoren aus Polyethylen oder Polypropylen schrumpfen bei rund 100 °C – was zum gefährlichen Thermal Runaway führen kann. Der neue Lignin-Separator hingegen bleibt selbst bei 300 °C stabil und verbessert dadurch sowohl Brandsicherheit als auch Lebensdauer der Batterie – letztere um bis zu 60 Prozent. Zudem kann der Lignin-Separator im Trockenverfahren ohne schädliche Lösungsmittel hergestellt werden. Belibt abzuwarten, ob und wann die ersten Holzbatterien über unsere Straßen rollen.
