Nie jest to żaden inżynierski żart, bo hybrydowa obudowa akumulatora z drewna i stali jest rzeczywista, a na dodatek rozwiązuje jednocześnie kilka kluczowych problemów, bo odporność na uderzenia, ochronę przeciwpożarową oraz ograniczenie śladu środowiskowego. Tradycyjne obudowy akumulatorów są zbudowane najczęściej z aluminium i działają dobrze, ale też mają swoje wady. Produkcja aluminium jest bowiem energochłonna i emisyjna, a pod ekstremalnym obciążeniem struktury te potrafią zawodzić, prowadząc do niekontrolowanego rozkładu termicznego, pożarów, a nawet zawalenia się całego modułu. Czy więc rzeczywiście powrót do odnawialnych materiałów, takich jak drewno i korek, w połączeniu z cienką warstwą stali, może stanowić lepszą alternatywę?
Czy to przyszłość bezpieczeństwa samochodów elektrycznych? Drewno pokonało sprzęt Tesli w teście ogniowym
Zespół kierowany przez Floriana Feista w ramach projektu Bio!Lib opracował nową obudowę dla akumulatorów. Przyjmuje ona formę cienkiej powłoki stalowej wypełnionej rdzeniem z drewna, spawaną wokół tego rdzenia i izolowaną korkiem po stronie narażonej na ogień. Jej działanie jest z kolei fenomenalna, bo struktura komórkowa drewna pod wpływem uderzenia kontrolowanie się zapada, pochłaniając energię i ograniczając wnikanie uszkodzeń, a korek w wysokich temperaturach zwęgla się, tworząc skuteczną barierę termiczną.
Czytaj też: Płynny przełom. Nowy sposób magazynowania wodoru zmiata konkurencję
W testach porównawczych belki z rdzeniem z topoli lub brzozy połączone ze stalą wykazały aż o 88% większą wytrzymałość szczytową i o 98% wyższe pochłanianie energii niż porównywalne profile z aluminium. Co więcej, w starciu z mocnym stopem EN AW 6061‑T6 drewno okazało się równie odporne przy małych odkształceniach i o 76% lepsze przy głębszych wgnieceniach. Gdyby tego było mało w testach ogniowych, które symulowały eksplozję akumulatora, hybrydowa obudowa z korkową izolacją wytrzymała temperatury powyżej 1300°C. Jeszcze bardziej imponujący był fakt, że wewnętrzna strona obudowy pozostała o 100°C chłodniejsza niż w aluminiowej konstrukcji Tesli Model S, a taka właśnie różnica może decydować o bezpieczeństwie pasażerów i ocaleniu całego pojazdu.
Czytaj też: Dokonali przełomu. Miną dekady, a ten akumulator litowy nadal będzie “żywy”
Również w analizie cyklu życia rozwiązanie z drewna, stali i korka wyraźnie wygrywa z aluminium pod względem zużycia energii, wody i emisji zanieczyszczeń. Jedynym kompromisem okazuje się większe zapotrzebowanie na powierzchnię ziemi ze względu na konieczność pozyskiwania drewna. Zespół bada jednak możliwość wykorzystania drewna z przycinki lasów lub drewna z recyklingu, co mogłoby ograniczyć ten wpływ. Oczywiście jednak wciąż pozostaje kilka otwartych pytań. Drewno, jak każdy naturalny materiał, może reagować na zmiany temperatury i wilgotności, choć dotychczasowe testy pokazały, że zdolność pochłaniania energii tej obudowy akumulatora pozostaje stabilna w zakresie od -20°C do +80°C. Inne wyzwania to recykling, bo kompozytowe materiały są trudniejsze do rozdzielenia, choć prace nad zwiększeniem odzysku korka i efektywnym rozdzielaniem komponentów już trwają.
Jeśli technologię uda się skalować, obudowy akumulatorów z drewna i stali mogą oferować lepszą ochronę przy zderzeniach niż aluminium przy zachowaniu tej samej masy, skuteczniejszą izolację cieplną przy pożarach oraz znacznie niższy ślad węglowy. To wszystko razem podważa powszechne przekonanie, że nowoczesne materiały muszą być skomplikowane lub egzotyczne. Czasem najprostsze, tradycyjne surowce, choć oczywiście odpowiednio przemyślane, potrafią zaskoczyć i dlatego właśnie projekt Bio!Lib to nie tylko nowa forma obudowy, lecz sygnał, że zasady projektowania samochodów elektrycznych mogą ulec zmianie.