Nanotechnologie in der E-Mobilität

In der Elektromobilität besitzen nanotechnologiebasierte Innovationen großes Potenzial.

Die Verwendung und Einarbeitung von hybriden Nanomaterialien ermöglicht die Herstellung von Materialien und Werkstoffen mit gezielt einstellbaren chemischen und physikalischen Eigenschaften. Im Bereich der Elektromobilität ergibt sich ein breites Portfolio an Produkten, die durch solche Werkstoffe optimiert werden können: Energiespeicher- bzw. –umwandlungssysteme, Leistungselektronik-Komponenten, Antriebstrang und Elektromotor, Karosserie, u.v.m.

Ein Kernpunkt für die Elektromobilität ist die Entwicklung von zukünftig effizienteren und sicheren Energiespeichersystemen mit höheren Leistungsdichten und Lebensdauern sowie geringem Gewicht.

 

  • Elektrodenmaterial in Akkumulatoren und Superkondensatoren wird durch die Verwendung von Nanomaterialien hinsichtlich Leistungsdichte und Zyklenstabilität optimiert.
  • Systeme zur Umhausung von Akkumulatoren auf Basis von Nanomaterialien sorgen für einen sicheren Transport

 

  • Nanostrukturierte Oberflächen oder der Einbau oxidationsstabiler Nanomaterialien verbessert die Leistungsfähigkeit und Langzeitstabilität von Katalysatoren, Elektroden und Membranen in H2-Brennstoffzellen.
  • Beschichtungen aus Graphen ermöglichen eine effiziente H2-Speicherung

Die Verwendung von speziellen Vergussmassen und modernen Klebstoffe in Mikroelektronik-Komponenten gewährleistet ein hohes Maß an Sicherheit für elektronische Bauteile in Elektrofahrzeugen.

  • Die Einarbeitung von Nanomaterialien in Vergussmassen ermöglicht die Einstellung der thermischen und/oder elektrischen Leitfähigkeit und erhöht die Lebensdauer des elektrischen Bauteils, welches bei hoher Leistung und Stromstärken in elektrischen Fahrzeugen lokalen Erwärmungen ausgesetzt ist.
  • Die mechanische Verstärkung von Klebstoffen mittels Nanopartikel ermöglicht den Schutz  druckempfindlicher Elektronikkomponenten.

In Elektromotoren entstehen mit zunehmender Spannung und Drehzahlen von bis zu 15.000/min starke elektrische Wechselfelder, die zu elektrischen Entladungen und demzufolge zu Beschädigungen („Elektro Pitting“) führen können.

 

  • Elektrisch leitfähige Schmiermittel auf Basis von Nanomaterialien können elektrische Überschläge verhindern und eine höhere Lebensdauer der Getriebekomponenten gewährleisten.
  • Verschleißfeste Nanobeschichtungen führen zur Reibungsminimierung an sich und senken den Energiebedarf in elektrischen Fahrzeugen.

Durch die Verwendung von Leichtbauwerkstoffen kann in der Elektromobilität Gewicht reduziert und dadurch Energie eingespart werden.

 

  • Nanoskalige Materialien ermöglichen die Herstellung von Werkstoffen, die eine hohe Festigkeit aufweisen und deren Gewicht sukzessive reduziert werden kann.
  • Einzelne Komponenten können miniaturisiert und damit zur Reduktion der Gesamtmasse beitragen.