Antrieb für die Zukunft: Wie Henkel die E-Mobilität mitgestaltet

Reichweite, Sicherheit, Kosten, aber auch Wiederverwertbarkeit – die Anforderungen an das Design von Batterien in E-Autos sind hoch. Die Weiterentwicklung der Technologie wird dadurch zum maßgeblichen Erfolgsfaktor und wird die Zukunft der E-Mobilität beeinflussen. Bereits von 2035 an sollen innerhalb der EU keine neuen Personenwagen mehr mit Diesel- und Benzinmotor auf die Straßen rollen. 

Wie Henkel Adhesive Technologies die Zukunft der E-Mobilität vorantreibt

Die Autoindustrie steht damit am Beginn einer neuen Ära – voller Herausforderungen, aber auch bedeutender Möglichkeiten. „Für mich ist es die aufregendste Zeit in der Geschichte der Automobilindustrie. Es finden grundlegende Veränderungen statt“, sagt George Kazantzis, der über 30 Jahre Branchenerfahrung hat, davon fünf Jahre als Global Head des Automotive Components Bereichs. 

„Es ist eine extrem spannende Zeit“, sagt auch Frank Kerstan, bei Henkel zuständig für das E-Mobility-Geschäft in Europa. „Der Markt ändert sich gerade komplett. Wir wollen mit unserer Arbeit etwas bewegen und Teil des Wandels hin zur Elektrifizierung sein, indem wir fortschrittliche, sichere und kostengünstige Batterietechnologien entwickeln.“

Um das zu erreichen arbeiten die Teams bei Henkel eng mit den Kunden aus der Automobilindustrie zusammen, um sie dabei zu unterstützen, nachhaltiger zu werden, indem sie zum Beispiel durch einen höheren Anteil an E-Fahrzeugen die Treibhausgas-Ziele besser erreichen und den Verbraucher:innen den Umstieg auf Elektroautos erleichtern.

Innovationen von Adhesive Technologies tragen zu besserer Batterieleistung und Zuverlässigkeit bei.

Bei Henkel Adhesive Technologies forschen und entwickeln daher tagtäglich Expert:innen an den Kleb- und Dichtstoffen, thermischen Materialien und funktionalen Beschichtungen, die zukünftig in E-Autos eingesetzt werden. Bereits jetzt sind Lösungen von Henkel aus dem Automobilbereich nicht mehr wegzudenken und kommen nicht nur in Batterien zum Einsatz. Vom Leder am Lenkrad über Türverkleidungen und Komponentenaufbau bis zur Karosserie – das Kleben ersetzt immer mehr das Schweißen, Nieten oder Schrauben und kann das Gewicht eines Fahrzeugs um bis zu 15 Prozent reduzieren. 

1994022

Das Battery Engineering Center ist darauf ausgelegt, enge Partnerschaften mit unseren Kunden zu fördern, indem es ihnen ermöglicht, mit Henkel-Expert:innen zusammenzuarbeiten und unsere fortschrittlichen Möglichkeiten bei der Modellierung, Simulation und Testung zu nutzen.

Im Battery Test Center werden Batterien in einer speziellen Klimakammer einer Vielzahl von Temperatur- und Feuchtigkeitstests unterzogen.

Unter Berücksichtigung ihrer unterschiedlichen Bedürfnisse und technischen Anforderungen arbeiten die Henkel-Expert:innen an maßgeschneiderten Lösungen für Partner in der Automobilindustrie.

Wo innovative Batterietechnologien zum Leben erweckt werden

„Beim Aufbau des Teams haben wir gefragt: Welches Arbeitsumfeld braucht ihr? Wie könnt ihr am besten arbeiten?“, erläutert George. So entstand das Battery Engineering Center, das im September 2023 mit der Inbetriebnahme eines Anwendungszentrums ‏(Battery Application Center) startete. Im September 2024 kam das Batterietestzentrum dazu. Hier können Kunden aktuelle Design- oder Entwicklungsprototypen testen lassen – und Schritt für Schritt optimieren. Zusammen mit unseren Kunden werden dort Lösungen für die wichtigsten Herausforderungen entwickelt, unter anderem mit Klimasimulationen, Schnelllade- und Entladetests, Leckagetests und Alterungstests. „Mit dem Battery Test Center können wir die Kunden von Anfang an begleiten“, sagt Frank. Henkel kann unter realen Testbedingungen Batteriezellen, Batteriemodule oder ganze Batterien testen: „Wir wollen die Kundenbedürfnisse besser verstehen, schnell auf Tests reagieren können und die Entwicklung vorantreiben, indem wir Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit des Materials, wie zum Beispiel die Wärmeleitfähigkeit oder die Dichtigkeit, ziehen.“

Mit Digital Engineering zur schnelleren Entwicklung von E-Auto-Batterien

„Die gebündelte Expertise aus unserem „Fuel the Future“-Team und unserem Battery Engineering Center macht uns einzigartig“, sagt George. Schnelligkeit in der Innovationsentwicklung ist heute ein entscheidender Erfolgsfaktor und perfekt produzierte Lösungen dauern oftmals zu lange. Ein schrittweises Vorgehen ist erfolgversprechender. Das neue Testzentrum ermöglicht es, digitale Zwillinge von Batteriesystemen zu erstellen, um Materialeigenschaften mit Hilfe digitaler Materialdatenkarten unter verschiedenen Bedingungen zu simulieren und die Ergebnisse dann im realen System zu validieren. In den computergenerierten CAE-Modellinstanzen werden komplexe Datenmodelle berechnet, wie zum Beispiel: Was passiert, wenn eine Batteriezelle sich entzündet? Wie reagiert die Brandschutzbeschichtung? Was passiert mit dem Thermalmanagementsystem beim Schnellladen? Wo liegt die Grenze des thermischen Materials und seiner Leitfähigkeit? So können die Henkel-Expert:innen den Kunden schnell Rückmeldung geben, wie sich kleine Optimierungen auf Kosten, Sicherheit und Leistung auswirken.

„Mit dem digitalen Zwilling und der virtuellen Materialkarte haben wir die Regeln des Spiels verändert“, sagt George. „Mit Materialkarte, KI und Algorithmen eine Lösung für den Kunden zu errechnen, dauert weniger als eine Stunde – verglichen mit neun Monaten in der realen Welt.“ Das ermöglicht Kunden, ihre Entwicklungszyklen zu beschleunigen und die nächste Generation von Batterien schneller auf den Markt zu bringen. „Es ist zuverlässig, kostet wenig und ist sehr schnell – das ist absolut bahnbrechend“, sagt George.

Den Weg für eine nachhaltige und sichere Mobilität der Zukunft ebnen

Die beiden großen Ziele, die für das „Fuel the Future“-Team über allem stehen, sind Nachhaltigkeit und Sicherheit. „Das Thema Kreislaufwirtschaft liegt mir sehr am Herzen“, sagt George. „Wir steuern da auf ein Riesenproblem zu. Wir reden von 15 Millionen Batterien alleine im Jahr 2023, und es werden jedes Jahr mehr. In Asien werden die Autos mit einem Lebenszyklus von fünf Jahren auf die Straße gebracht, weil sie dann technisch überholt sind. Wie sollen wir aus ökologischer Sicht damit umgehen? Es gibt nur wenige gesetzliche Vorschriften. Wir sehen uns in der Pflicht, beim Batteriedesign nachhaltige Lösungen zu entwickeln.“

Die große Herausforderung, wenn man Batterien ganz oder teilweise wiederverwenden will: Wie kommt man am Ende der Lebensdauer wieder an die wertvollen Rohstoffe, ohne dass man, wie es heute üblich ist, die ganze Batterie einfach schreddert? Dazu braucht es Klebeverbindungen, die sich auch wieder lösen lassen, um die Komponenten wieder auseinander nehmen zu können.

„Wie man das Debonding ermöglicht, war in den letzten Jahren der Leitgedanke unseres Innovations- und Entwicklungsteams“, sagt Frank. Debonding – das Aufbrechen von Klebeverbindungen – ermöglicht die saubere Trennung, Konservierung und Wiederverwendung einzelner wertvoller Komponenten. Dazu stehen drei Möglichkeiten zur Verfügung: Strom, Wärme oder Chemie. Auf der diesjährigen Battery Show Europe in Stuttgart stellte das Team eine neue Lösung vor, die es ermöglicht, die Verbindung jederzeit durch thermische und elektrische Auslöser zu lösen. „Das wird ein absoluter Game Changer sein – die erste Lösung für ein Problem, an dem die Industrie seit Jahren arbeitet“, sagt George.

Wie Beschichtungen und thermische Materialien Batterien vor Überhitzung schützen

Das zweite große Herausforderung neben Nachhaltigkeit ist die Fahrzeugsicherheit, also das Wärmemanagement. „Wenn eine Batteriezelle eine kritische Temperatur erreicht, fängt sie Feuer und entzündet die anderen“, sagt George. „Haben Sie schon einmal bemerkt, wie sich ihr Mobiltelefon in der Sonne aufheizt? Stellen Sie sich das bei einer Batterie für ein Elektroauto vor, die 700 Kilogramm wiegt, zwei Meter lang und einen Meter breit ist. Das wollen wir mit unseren Sicherheitsbeschichtungen verhindern.“ Die Klebstoff-Expert:innen haben thermische Schnittstellenmaterialien entwickelt, die zwischen Batteriezelle und Kühlplatte eingesetzt werden. Die Polymere leiten überschüssige Hitze von der Batteriezelle in eine Kühlplatte ab, die permanent flüssig gekühlt wird. So wird verhindert, dass die Batterie während des Ladevorgangs und des Betriebs überhitzt. Das schützt die Insassen von Fahrzeugen vor Brandgefahr. 

Um die Elektrifizierung auf den Straßen voranzutreiben, ist für Konsument:innen wichtig, dass sich die Batterie schnell aufladen lässt, eine große Reichweite bietet und sicher ist vor Überhitzung und Feuer.

Für den unwahrscheinlichen Fall, dass eine Batterie doch einmal Feuer fangen sollte, kommt die Brandschutzbeschichtung Loctite EA9400 zum Einsatz. Speziell für Batterien von Elektrofahrzeugen entwickelt, sorgt sie dafür, dass bis zu zehn Minuten lang keine Flammen in das Fahrzeuginnere eindringen – wertvolle Zeit für die Insassen, sich in Sicherheit zu bringen. 

Die nächsten Schritte für eine elektrische Zukunft

Das Battery Engineering Center in Düsseldorf stellt als Pionierprojekt erst den Anfang dar. Henkel plant den Aufbau eines globalen Netzwerks von Battery Engineering Centern, mit zukünftigen Standorten in den USA und China, um ein weltweites Netzwerk mit multidisziplinären Spezialistenteams zu erschaffen. „Gemeinsam mit unseren Partnern wollen wir Innovationen entwickeln, die es uns ermöglichen, die Herausforderungen der Zukunft zu meistern und die Entwicklung von Lösungen für die Elektromobilität auf globaler Ebene zu beschleunigen“, sagt Frank.

George sieht Henkel Adhesive Technologies hierfür gut gerüstet: „Wir sind heute Weltmarktführer und lösen die größten Herausforderungen, vor denen die Branche derzeit steht. Es gibt noch viele neue Herausforderungen, die wir lösen müssen - aber wir haben eine starke Position.“