Zellarten bei Cell-to-Pack
Zylindrisch, prismatisch, Pouch: Diese drei Zelltypen kommen bei HV-Batterien zum Einsatz. Doch für die Batteriestruktur Cell-to-Pack (CTP), eine Lösung ohne Module in der Batterie, eignen sich nicht alle Zellen gleich gut.
Daniel Schall ist Mitglied der Forschungsgruppe Systemtechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und erklärt, dass ein robustes Aluminiumgehäuse prismatischen Zellen eine hohe mechanische Stabilität verleiht. Damit brauchen sie weniger aufwendige Zellhalter als die anderen Varianten. Zudem sind sie häufig größer, weswegen laut Schall eine deutlich geringere Zellenanzahl (circa 100 Stück) für eine Fahrzeugbatterie benötigt wird. Daher verwenden die meisten Autobauer für CTP prismatische Zellen.
Zylindrische Zellen können durch ihre Form und ihr meist aus Stahl bestehendes Gehäuse großen mechanischen Belastungen standhalten. Allerdings werden für eine HV-Batterie einige hundert bis tausend der verhältnismäßig kleinen Zellen benötigt. Das macht die Halterungskonzepte komplexer, erklärt Schall. Tesla hilft sich weiter, indem man das Batteriesystem mit einem selbsthärtenden Schaum füllt. Die Kühlkanäle sind im Schaum eingebettet und laufen zwischen den einzelnen Zellen hindurch. Ist eine Zelle beschädigt, kann sie jedoch nicht einzeln getauscht werden. Das Problem ergibt sich bei allen CTP-Systemen, die Schall bekannt sind. BYD beispielsweise klebt die Kühlplatte auf die Zellen und vernietet sie gleichzeitig mit dem Batteriegehäuse.
Das Renault-Unternehmen Ampere versucht sich an Pouch-Zellen. Siehe auch:
Laut Schall sind diese Zellen allerdings recht empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen und können sich bei zellinternem Druck aufblähen. Zudem müssen sie mit einem konstanten Druck zusammengepresst werden, was den Aufbau des Systems schwieriger gestaltet. Der Experte sieht deshalb für diese Zellen in der Modulvariante die einfacher zu handhabende Lösung, auch wenn natürlich die grundlegenden Vorteile wie geringere Kosten, höhere Energiedichte und weniger Bauteile auch für Pouch-Zellen in der CTP-Variante gelten.
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