Die teuren Rohstoffe müssen raus

Mit einem Fachkongress hat es angefangen. Inzwischen zählt die Battery Show Europe, die von 28. bis 30 Juni in Stuttgart stattfindet, zu den größten Messen für Elektromobilität. Über 500 Aussteller zeigen alles von der Batteriezelle bis hin zum Anlagenbau für die Produktion. Neben klassischen Maschinenbauern oder Zulieferern wie Dürr, ZF, Webasto oder ElringKlinger sind darunter auch viele kleinere Anbieter und Start-ups, die sich auf einzelne Komponenten oder Anwendungen spezialisiert haben.

Noch dominieren bei vielen Herstellern Lithium-Ionen-Batterien in der NMC-Variante (mit Nickel, Mangan und Kobalt). Doch das dürfte sich in den kommenden Jahren vor allem im Volumenmarkt ändern. "Es geht darum, die teuren und kritischen Rohtoffe rauszubekommen", sagt Patrick Nenning, Konstrukteur beim Ingenieursdienstleister Hofer Powertrain, der alle Antriebsarten anbietet. Deshalb würden kommende Fahrzeuggenerationen im A- oder B-Segment zunehmend mit LFP (Lithium-Eisenphosphat) oder gar Natrium-Ionen-Akkus ausgestattet, die zum größten Teil mit günstigeren und beim Abbau weniger kritischen Rohmaterialien auskommen.

So setzt beispielsweise Tesla für die Produktion für den chinesischen Markt bereits auf die LFP-Technologie. Sie bietet zwar etwas weniger Reichweite, ist aber günstiger und auch sicherer. Weil diese Batterien im Gegensatz zu NMC-Batterien nicht allein durch Wärme in Brand geraten können, sind auch die Sicherheitsanforderungen und damit die Kosten für den Verbau der Batterie nicht so hoch. Bei Luxusautos wie dem Mercedes EQS sieht Nenning aber weiterhin die klassische Lithium-Ionen-Technologie mit NMC als vorherrschend, auch wenn der Preisunterschied erheblich sei. "Es gibt sehr viele Konzepte, den Königsweg hat bisher noch keiner gefunden", so Nenning.

Hofer Powertrain ist vor allem bei der Vorentwicklung über das Design bis zum Test von Batterien engagiert. Daneben bietet das Unternehmen komplette Systemlösungen an, hat beispielsweise für den Sportwagenhersteller McLaren ein Hybrid-8-Gang-Doppelkupplungsgetriebe entwickelt, das extrem kompakt und leicht ist. Stolz ist Nenning auch auf eine selbst entwickelte Batterie für ein E-Kart, die sich innerhalb von 90 Sekunden auf 80 Prozent der Kapazität laden lässt. Solche Anwendungen sind vor allem für den Motorsport wie etwa die Formel E interessant, weil dann mit einem kurzen Boxenstopp die Reichweite erheblich verlängert werden könnte.

Neben der Batterietechnologie zeichnet sich auch bei den Anwendungen eine weitere Differenzierung ab. "Offroad-Fahrzeuge, Krankenwagen oder Feuerwehr, alles soll elektrfiziert werden", sagt Florian Forst, Leiter des Technischen Vertriebs beim Technologie-Konzern ElringKlinger. Selbst Kühlaggregate für LKW sollen in Zukunft elektrisch betrieben werden, um Emissionen und Lärm vor allem für den Lieferverkehr in den Städten zu reduzieren.

Gefordert ist dabei laut Forst ein Spagat zwischen Standard-Batterie und individueller Lösung. Bei einem E-Antrieb für einen Wohnwagen wollte der Kunde die Standardbatterie teilen, um den Bauraum optimal auszunutzen. "Es geht auch darum, wer als Zulieferer in der Lage ist, in kürzester Zeit solche Produkte zur Verfügung zu stellen", sagt Forst. Dabei bietet das Standardmodul den Vorteil, dass nahezu alle Zelltypen von prismatisch über rund bis hin zum Pouchformat eingebaut werden können. "Nur so ist es möglich, überhaupt an ausreichend Zellen zu kommen", sagt Forst.

Zu den Spezialanwendungen von ElringKlinger gehören auch hochperformante Antriebe. So entwickelt der Zulieferer ein Batteriesystem für die Hochleistungssportwagen von Anton Piëch, Sohn des ehemaligen Volkswagen-Konzernschefs Ferdinand Piëch. Das Batteriekonzept von Piëch basiert auf einem Pack mit über 400 Pouch-Zellen, das in Kombination mit der Steuereinheit den Kern des Systems bildet. Ein besonderes Merkmal ist, dass Ladevorgänge mit einer 800-Volt-Technik erfolgen, während im Fahrbetrieb 400 Volt ausreichen. Während Batterien heute noch als eine Art Rucksack mit eigenen Modulen und Gehäuse gefertigt werden, soll dies in Zukunft anders aussehen. "Dann wird zumindest im Premium-Bereich die Zelle einfach Teil des Fahrzeugs sein", ist Forst überzeugt.

Der Zulieferer Webasto zeigt auf der Battery Show seine Kompetenzen als Batteriefertiger. So baut das Unternehmen etwa für den Hyundai Kona in Südkorea das komplette Batteriepaket und hat für den Auftrag in einer Größenordnung von rund 800.000 Einheiten innerhalb von weniger als zwei Jahren die komplette Entwicklung samt Bau des Werks in Südkorea abgeschlossen. "Offenbar haben wir es nicht schlecht gemacht, denn wir konnten auch einen Folgeauftrag für ein Kia-Modell im C-Segment für uns entscheiden", sagt Webasto-Ingenieur Robert Gantner. In Stuttgart ist zudem eine Standard-Batterie für Nutzfahrzeuge von Webasto zu sehen, die in Modulbauweise erweitert werden kann und sich auch für robuste Einsätze eignet.

Der für seine Dachsysteme bekannte Zulieferer hat sich im Bereich der Elektromobilität so bereits einen Namen gemacht. Während die Sparte 2020 noch 75 Millionen Euro Umsatz machte, waren es 2021 schon 150 Millionen Euro. Im Jahr 2022 verzeichnet das Unternehmen bereits einen Auftragseingang in der Größenordnung von einer Milliarde Euro. In diesem Bereich soll dann spätestens 2025 auch der jährliche Umsatz liegen. Neben den Projekten für Hyundai-Kia hat der Zulieferer zu Beginn des Jahres den ersten Batterieauftrag eines deutschen Herstellers erhalten. Dabei könnte es sich nach Informationen der Automobilwoche um ein Fahrzeug aus dem VW-Konzern handeln. Webasto wollte dies allerdings nicht bestätigen. Zur Realisierung werde ein zusätzliches Werk in Osteuropa entstehen.

Während die Elektrowelle rollt, erweist sich die Batterie auch als als sensible Komponente mit einer gewissen Fehleranfälligkeit. So muss VW Nutzfahrzeuge aktuell die Produktion des ID Buzz aussetzen, weil die Batterie Probleme macht. "Viele Hersteller verfügen nicht über die notwendigen Daten, um solche Ausfälle erst gar nicht entstehen zu lassen", sagt Tal Sholklapper, Chef und Gründer von Voltaiq. Das Unternehmen aus Kalifornien arbeitet bereits mit großen Tech-Unternehmen wie Google oder Apple, aber auch Mercedes-Benz zusammen, um über eine offene Plattform die umfassende Analyse und Überwachung über den gesamten Lebenszyklus einer Batterie zu ermöglichen.

Bisher hätten viele Hersteller zwar einzelne Pools von Daten, etwa aus der Konstruktion oder der Produktion, könnten diese aber selten zusammenführen und auswerten. "Es gibt noch viele manuelle Analysen, das ist sehr ineffizient", so Sholklapper. Eine von Anfang an softwaregetriebene Entwicklung könne dagegen umfangreiche Rückrufe verhindern. Zum einen könnten Fehler von Anfang an vermieden werden. Zum anderen könnten über die Rückverfolgbarkeit fehlerhafte Produkte bis auf den Tag genau herausgefiltert werden, so dass nicht sämtliche Fahrzeuge in die Werkstatt müssten. Auch der Entwicklungsprozess und Tests ließen sich dadurch erheblich beschleunigen.

Aus dem Datencenter:

Kennzahlen von Rundzellen