In der einzigen Batteriezellfertigung Deutschlands

Volkswagens Konzernchef Matthias Müller betont es immer wieder: "Batterietechnik ist eine neue Kernkompetenz für uns." Und Betriebsratschef Bernd Osterloh fordert sogar den Aufbau einer eigenen Zellenfertigung im Konzern. Die beiden meinen nicht unbedingt dasselbe. Schließlich sind Batterie und Zelle unterschiedliche Dinge, wenngleich untrennbar miteinander verbunden.

Ein Blick auf die Zellen-Produktion zeigt, warum es diese in Deutschland noch nicht gibt. Die Batterien für ihre Elektroautos bauen deutsche Autohersteller zwar in der Regel selbst. Die Zellen, aus denen sich die Energiespeicher zusammensetzen, kommen jedoch aus Asien.

Je nach Modell setzt sich eine Batterie aus bis zu 250 dieser Zellen zusammen. Die Fertigung ist hochkomplex. Schon ein winziger Fehler sorgt dafür, dass in der Batterie ein Kurzschluss auftritt. Sie kann explodieren oder in Flammen aufgehen. In Deutschland gibt es bislang nur einen Ort, an dem Batteriezellen in nennenswerter Stückzahl gebaut werden. Diese Fabrik steht im schwäbischen Ellwangen, es ist ein Gemeinschaftsunternehmen von Varta und Volkswagen. Für den Autohersteller liefert das Werk die Zellen nur für Forschungszwecke.

Im Konzern gibt es allerdings mächtige Stimmen, die den Ausbau der Aktivität für die Serie fordern. Betriebsratschef Osterloh ist der Ansicht, eine eigene Zellenfertigung könne sich rentieren, denn Volkswagen will schon 2025 ein Viertel seiner Autos mit E-Antrieb bauen. Der Gewerkschaftler will damit Arbeitsplätze kompensieren, die durch das allmähliche Auslaufen der Verbrennungsmotoren wegfallen werden. Noch rechnen die Fachleute im Konzern nach, wie realistisch die eigene Zellenproduktion wäre.

Volkswagens gebündeltes Wissen über die Batterie liegt in Isenbüttel bei Wolfsburg. Dort erforscht Frank Seyfried mit etwa 50 Mitarbeitern, wie sie die Energiespeicher für Elektroautos verbessern können. Sie sollen mehr Strom aufnehmen, diesen länger halten und zudem aus günstigeren Materialien bestehen als heute.

Bislang importiert Volkswagen die Zellen für seine Serienautos zwar aus Asien. Doch Seyfried hat ein klares Ziel: "Wir müssen genau verstehen, wie die Batterie funktioniert. Deshalb wollen wir bei der Forschung vorne dabei sein."

Die liefernden Firmen, von denen Seyfried spricht, heißen Panasonic, Samsung oder LG. Sie bauen in Japan und Südkorea Batteriezellen, aus denen jede Lithium-Ionen-Batterie besteht. In ihnen findet der Energieaustausch statt. Dazu enthalten sie Schichten unterschiedlicher Materialien: Kupfer, Grafit, Lithium, Nickel-Mangan-Kobaltoxid, Aluminium. In einem aufwändigen Verfahren werden diese hauchdünnen Lagen miteinander verbunden. Werner Schreiber leitet in Ellwangen die Gemeinschaftsfirma, die mit neuen Produktionstechniken für Batteriezellen experimentiert. Hier stellen die Forscher eigene Zellen her. Sie wollen lernen, wie Verbesserungen zu erreichen sind. Ihr wichtigstes Thema: Absolute Genauigkeit in der Produktion.

"Eine Zelle ist ein hochpräzises Bauteil. Damit sie funktioniert, muss alles bis auf den tausendstel Millimeter exakt verarbeitet sein", sagt Schreiber. Hier stehen Produktionsmaschinen, die mehrere hunderttausend Euro kosten. In ihnen herrschen ganz besondere atmosphärische Bedingungen, wenn Materialien wie Kupfer und Lithium in hauchdünnen Schichten auf Folien geklebt werden. Pro Minute schafft ein Gerät 7,5 Meter. Jeder Luftzug würde diesen Prozess beeinträchtigen.

Diese Folien rollt eine weitere Maschine zum "Wickel" auf, der den Kern jeder Zelle bildet. Schon ein winziger Materialfehler darin kann in der Batterie einen Kurzschluss auslösen.

"Die Fertigungstechnologie ist entscheidend für die Qualität der Zellen", erklärt VW-Experte Seyfried. Wenn die Ingenieure in Ellwangen eine Neuerung testen, wissen sie erst nach Monaten, ob sich diese positiv ausgewirkt hat. "Verändern wir ein Material, müssen wir anschließend den ganzen Lebenszyklus der Batterie durchmachen", erzählt Werner Schreiber. Das bedeutet: In einem "Brutschrank" werden die Zellen 3000 Mal ge- und entladen. Das dauert etwa acht Monate, dann ist klar, welchen Effekt die Veränderung hatte. In großen Metallschränken befinden sich jederzeit tausende von Zellen in diesem Prozess, es ist ein Geduldspiel.

Doch die mühsame Arbeit der Forscher zahlt sich aus. "In den vergangenen fünf Jahren hat sich die Energiedichte der Batterien auf gleichem Raum verdoppelt", erzählt Frank Seyfried. Das bedeutet: Ein E-Auto kann heute mit einer Ladung tatsächlich 500 Kilometer fahren, wenn auch nicht auf der Autobahn bei Höchsttempo. "In Zukunft wird sich die Batterie nicht mehr so schnell verbessern", sagt Seyfried. Für das Jahr 2020 rechnet er mit einer "Sättigung": Dann könne aus der Lithium-Ionen-Technologie nicht mehr Reichweite herausgeholt werden. Bei einer Dichte von 800 Wattstunden pro Liter liege die physikalische Grenze.

Das heißt aber nicht, dass die Forscher dann ihre Arbeit einstellen müssen. Im Gegenteil: Unter Hochdruck suchen Entwickler auf der ganzen Welt nach der zweiten Generation von Batterien. Viele glauben, das könne die sogenannte Festkörper-Technologie sein. Noch gibt es solche Zellen nur in Laborgröße von lediglich einem Quadratzentimeter. "Ob die jemals in Serie gehen werden, wissen wir noch nicht. Aber wir hoffen es, denn die Energiedichte wäre noch höher und vor allem die Sicherheit der Zellen größer", sagt Frank Seyfried. Auch VW-Konzernchef Müller ist optimistisch: "Im Jahr 2025 wollen wir diese nächste Generation der Batterie haben", sagte er kürzlich.

Während die Zellen noch zugeliefert werden, stellt Volkswagen die Batterien selbst her. In Braunschweig werden die Zellen mit Steuerungselektronik und Kühlung verbunden. Jede Batterie wird dabei auf die Anforderungen in einem bestimmten Konzern-Fahrzeug abgestimmt. Damit wurde die norddeutsche Fabrik zum zentralen Treiber der E-Mobilitätsstrategie des Konzerns.

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