Batteriezellen gibt es in drei Grundformen: Die prismatischen sind geformt wie ein Buch oder eine altmodische Videokassette, die Pouch-Zellen bestehen aus einem rechteckigen, flachen Beutel und die zylindrischen sind – nun ja, zylindrisch. Doch General Motors hat nun ein Patent auf sehr ungewöhnliche Zellformen angemeldet. Damit soll sich die Batterie besser kühlen lassen.
Die Patentanmeldung wurde Ende Februar veröffentlicht, wie Motor1 USA berichtet. Wir haben die Patentschrift gesucht, aber weder beim US-Patentamt noch auf Google Patents gefunden. Nach dem Bericht nutzt GM selbst derzeit eine Kühlplatte unter den Zellen. Das könne jedoch zu einer ungleichmäßigen Kühlung führen, so GM, was wiederum die Batterielebensdauer verringert.
Um das zu verhindern, schlägt GM Zellen in Form eines "L" oder "C" vor, die entfernt an den Computerspiel-Klassiker Tetris oder auch an Lego-Bauklötze erinnern. Dann kann man zwei davon so nebeneinander anordnen, dass ein Hohlraum zwischen den Zellen bleibt, der Platz für einen Kühlkanal lässt.
L-förmige Zellen mit Kühlkanal
C-förmige Zellen mit Kühlkanal
Bisher ist uns keine Batterie bekannt, die auch nur annähernd ähnliche Batteriezellen enthält. Die Herstellung der seltsam geformten Zellen dürfte aber auch deutlich schwieriger sein als bei normalen prismatischen Zellen oder Pouch-Zellen.
Deshalb schlägt das Unternehmen auch die Verwendung von prismatischen Zellen in normalen Formen vor. Wenn man Zellen unterschiedlicher Größe geeignet kombiniert, lassen sich ebenfalls Hohlräume kreieren. Kombiniert man zum Beispiel zwei kurze, dicke Zellen mit zwei langen, dünnen, dann ergibt sich ein Kühlkanal der im Querschnitt rechteckig oder H-förmig sein kann:
Wenn wir die Zeichnung recht verstehen, zeigt sie die Zellen von der Schmalsete des Moduls her im Querschnitt. Die Kühlkanäle führen dann (in Figur 27) längs durch das Modul, und zwar parallel zum Fahrzeugboden. Dadurch werden die dicken Zellen von oben bzw. unten gekühlt. Im rechten Fall kommen noch Kühlkanäle senkrecht zum Fahrzeugboden hinzu, wodurch die schlankeren Zellen besser gekühlt werden.
Laut Motor1 werden lange, dünne Zellen seltener hergestellt. Solche Zellen würden jedoch unter anderem von der chinesischen Firma Topband hergestellt, und zwar mit Lithium-Eisenphosphat-Chemie.
General Motors könnte die teils ungewöhnlich geformten Zellen auch selbst produzieren. Schließlich plant der Konzern gleich vier eigene Batteriefabriken. Eine davon – die in Lordstown (Ohio) – produziert bereits Zellen. Derzeit verwendet GM für seine Ultium-Batterien sowohl prismatische als auch lange Pouch-Zellen, wie aus einem Erklär-Video von GM zum GMC Hummer EV mit Fachfrau Mei Cai hervorgeht.
Ultium-Modul mit Pouch-Zellen
Ultium-Modul mit prismatischen Zellen
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Unter dem Strich
Ein gutes Thermomanagement und eine gute Kühlung für die Batterie ist wichtig. Denn das entscheidet darüber, wie schnell mit Gleichstrom geladen werden kann und wie schnell sich eine Batterie beim Fahren aufheizt (und dann weniger Leistung abgibt).
Und dass prismatische Zellen oft nur von der Schmalseite her gekühlt werden, war uns schon immer suspekt. Besser wäre eine Kühlung über eine größere Fläche, zum Beispiel über eine Breitseite wie in Figur 10b oder 28. Doch die Lösung kommt uns arg kompliziert vor. Eine etwas bessere Kühlung dürfte man schon erreichen, indem man nicht nur eine Kühlplatte unter der Batterie einbaut, sondern auch eine darüber.
Bildergalerie: GM-Patent mit Batteriezellen in Tetris-Formen
Quelle: Motor1.com USA