So versorgen sich die Hersteller mit Batteriezellen

Es war eine Zitter­partie bis zuletzt. Erst mit der ­Zustimmung der zweiten Standortgemeinde in Schleswig-Holstein Ende Januar wurde der Weg frei für die Batteriezellfabrik von Northvolt. Sie entsteht nun in der Nähe von Heide. Auch die Förderung des Bunds stand nach dem Haushaltsurteil des Bundesverfassungsgerichts auf der Kippe, konnte am Ende aber gesichert werden. Am 8. Januar bestätigte die EU-Kommission Fördermittel und ­Garantien von Bund und Land in Höhe von 902 Millionen Euro. 564 Millionen soll der Bund tragen, etwa 137 Millionen Euro das Land Schleswig-Holstein.

Das Projekt des schwedischen Technologieunternehmens ist ­eines der größten Fabrikansiedlungen für Batteriezellen in den kommenden Jahren in Europa. Die Produktion soll 2026 anlaufen. Durch die 4,5 Milliarden Euro hohe Investition sollen in Norddeutschland rund 3000 Arbeitsplätze entstehen. Neben der Produktion ist auch eine Anlage zum Recycling von Altbatterien ausrangierter E-Autos vorgesehen. Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck (Grüne), der sich für das Projekt starkgemacht hatte, zeigte sich am Ende erleichtert: "Die Industriestrategie geht auf."

Zwar hat es in den vergangenen Jahren zahlreiche Ankündigungen für riesige Zellfabriken in Europa gegeben, um die Abhängigkeit von asiatischen Zulieferern zu reduzieren. Doch die zuletzt lahmende Nachfrage nach Elektroautos und der Inflation Reduction Act der US-Regierung, der für Ansiedlungen im Bereich der Elektromobi­lität milliardenschwere Subven­tionen bereitstellt, haben die Dynamik gebremst.

Das Fraunhofer ISI in Karlsruhe rechnet nach exklusiven Erhebungen für die Automobilwoche mit ­einem Aufbau von Kapazitäten in Höhe von 2114,45 Gigawattstunden im Jahr 2030 in Europa. Allerdings ist der Unsicherheitsfaktor hoch, da viele der Ankündigungen nicht realisiert werden und ­genannte Kapazitäten gar nicht oder erst sehr viel später als geplant erreicht werden. Bei den Zahlen handelt es sich also um maximale Produktionskapazitäten. Dabei kommen 60 Prozent der Ankündigungen von europäischen Firmen.

"Wir befinden uns nun mitten in der kritischen Phase der Umsetzung. Um möglichst umfangreiche Produktionskapazitäten zu erreichen, gilt es, Sicherheit bei der Nachfrage zu schaffen, Zulieferstrukturen auf­zubauen, wirtschaftliche Produktionsbedingungen zu realisieren und zuverlässigen Zugang zu Fachkräften zu schaffen." Das sagt Lukas Weymann, der am Fraunhofer ISI in Karlsruhe an Batterie­themen forscht und regel­mäßig einen Überblick über die ­europäischen Vorhaben zur Zellfertigung erarbeitet. Von den ­genannten Faktoren werde jetzt abhängen, wie relevant Europas Rolle auf dem Batterie-Weltmarkt sein wird.

Etwa ein Viertel der ­globalen Ankündigungen seien in Europa verortet. Davon sollen wiederum knapp 20 Prozent der Produktionskapazitäten in Deutschland entstehen. Während Europa in den nächsten fünf Jahren noch auf Batteriezellimporte angewiesen sein werde, könnte es ab 2030 auch Batterie­zellen exportieren, falls neben der Produktionsmenge auch Qualitäts-, Kosten- und Nachhaltigkeitsziele realisiert werden.

Das Wachstum in anderen Weltregionen sei zuletzt allerdings größer gewesen als in Europa, so Weymann. Immerhin haben die europä­ischen Autohersteller das Thema Batteriezelle längst nicht mehr ­unter der Rubrik Allerweltsware abgespeichert, sondern als Kernkompetenz für die künftige Wettbewerbsfähigkeit erkannt. So hat sich auch das Engagement beim Aufbau einer entsprechenden Produktionslandschaft deutlich erhöht.

Seit ihrer Gründung im Juli 2022 hat die Volkswagen-Tochter Power­Co drei Standorte für Zellfabriken angekündigt. Neben Salzgitter sind dies Valencia und St. Thomas in Ontario/Kanada. Mit Valencia und Salzgitter befinden sich bereits zwei Fabriken im Aufbau. Die ­Produktion soll 2025 in Salzgitter sowie 2026 und 2027 in den anderen beiden Werken anlaufen.

Bis 2030 will PowerCo allein in Europa ­Batteriezellwerke mit einer Fertigungskapazität von 240 GWh aufbauen und betreiben. Die in Tschechien für Skoda geplante Fabrik hatte der VW-Konzern wegen der sich verschlechternden Rahmenbedingungen für die E-Mobilität abgesagt. Hier hatten die Wolfsburger Investitionen in Höhe von bis zu fünf Milliarden Euro geplant.

VW fertigt dabei in seinen Fabriken die sogenannte prismatische Einheitszelle. Diese Zelle ermöglicht laut Unternehmen unterschiedliche Zellchemien. Für leistungsstärkere Fahrzeuge ist eine Kombination aus Lithium sowie Nickel, Mangan und Kobalt (NMC) möglich. In weniger leistungsstarken Modellen können auch Zellen aus Lithium-Eisenphosphat (LFP) zum Einsatz kommen. Volkswagen will sie in 80 Prozent seiner Elektrofahrzeuge einsetzen. Die Zelle soll die Batteriekosten um bis zu 50 Prozent reduzieren.

Einen eigenen Weg geht die Sportwagen-Tochter Porsche, die sich wohl nicht im Konzernbau­kasten bedienen wird. Stattdessen haben die Stuttgarter mit der Tochter Cellforce eine eigene Zelle entwickelt, die zunächst in kleinem Maßstab in der eigenen Fabrik bei Tübingen hergestellt werden soll. Durch einen erhöhten Silizium­anteil in der Anode steigen Energiedichte und Leistungsvermögen. Porsche denkt daher über den Bau einer eigenen Gigafabrik in ­einer Größenordnung von bis zu 20 Gigawattstunden nach, was für ­etwa 200.000 Sportwagen ­ausreichen würde. Zuletzt war ein Standort in der Lausitz im ­Gespräch. Eine Entscheidung ist jedoch noch nicht gefallen.

Mercedes hat sich in Europa mit dem Stellantis-Konzern verbündet, um eine regionale Lieferkette für Zellen zu etablieren. Bisher haben die Stuttgarter vor allem auf den chinesischen Branchenführer CATL gesetzt, der etwa in Ungarn eine neue Gigafabrik plant. Um die Abhängigkeit zu reduzieren und Zellen aus der eigenen Forschung produzieren zu können, hat sich Mercedes beim Gemeinschafts­unternehmen ACC eingekauft, an dem neben Stellantis auch der französische Energieriese TotalEnergies/Saft beteiligt ist.

Mit der ersten Fabrik am Standort in der Region Hauts-de-France hat ACC bereits eine Produktionskapazität von 13 Gigawattstunden etabliert. Diese soll bis 2030 auf 40 GWh ansteigen. Die Anlage soll "leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterien mit einem minimalen CO2-Fußabdruck" liefern. Es ist die erste von drei europäischen Produktionsstätten.

Neben Frankreich entstehen auch in Italien und in Kaiserslautern je eine Fertigung. Es ist anzunehmen, dass Mercedes seine Zellen hauptsächlich aus Kaiserslautern beziehen wird. Die Produktion wird 2025 mit einer anfänglichen Kapazität von 13,4 GWh beginnen, die schließlich auf 40 GWh steigen wird, sodass jährlich mehr als 600.000 Fahrzeuge mit Batterien ausgestattet werden können.

ACC hat in Kaiserslautern einen sogenannten Brownfield-Ansatz ­gewählt. Dies bedeutet, dass keine Grün- oder landwirtschaftliche ­Flächen verbraucht werden. Die Gigafactory Kaiserslautern nutzt das Gelände des ehemaligen ­Komponentenwerks von Opel, in dem bisher viele Teile für Verbrennungsmotoren und Getriebe produziert wurden.

Geplant ist, dass ACC Mercedes ab Mitte der Dekade mit den neuen Hochleistungszellen beliefert. Diese werden benötigt für die rein elektrischen Plattformen, die der Premiumhersteller dann einführt. So soll etwa der neue CLA, der 2025 auf den Markt kommen dürfte, mit einer Ladung rund 750 Kilometer weit kommen. Mit MB.EA folgt wenig später die neue Plattform für die größeren Modelle. Für das angestrebte Ziel, bis 2030 ganz auf Elektroantrieb umstellen zu können, benötigt Mercedes nach früheren Angaben insgesamt mehr als 200 Gigawattstunden und plant dafür, gemeinsam mit Partnern weltweit acht Zellfabriken zu errichten, vier ­davon in Europa.

Einen ähnlichen Weg geht BMW. Für die ab 2025 geplante Neue Klasse mit einer Welle von Elektromodellen plant der Premiumhersteller auch einen Technologiesprung bei den eingesetzten Zellen. "Die Energiedichte wird um mehr als 20 Prozent erhöht, die Ladegeschwindigkeit um bis zu 30 Prozent gesteigert und die Reichweite um bis zu 30 Prozent verbessert", sagt Entwicklungschef Frank Weber. Leistungsstarke, innova­tive und nachhaltig produzierte Batteriezellen seien für BMW "der zentrale Erfolgsfaktor" für die individuelle Elektromobilität.

Um den Bedarf langfristig abzudecken, sollen weltweit sechs Produktionsstätten entstehen: zwei in China, zwei in Europa und zwei in Nordamerika oder Mexiko. Jeder Standort soll dabei über eine Kapazität von bis zu 20 Gigawattstunden verfügen. Für die Produktion der neuen Zellen hat BMW bereits Aufträge in Höhe eines zweistelligen Milliarden-Euro-Betrags vergeben.

In Europa bezieht BMW die ­Zellen von CATL und Eve Energy. Beide Anbieter planen neue Werke in Ungarn – jeweils ganz in der Nähe des BMW-Werks in Debrecen, wo ab 2025 die Mehrzahl der Modelle der Neuen Klasse gebaut werden wird. Auch in den USA steht mit Envision AESC ein Lieferant fest, der ein Werk in South Carolina ­errichten wird und damit die BMW-Produktion von E-Fahr­zeugen in Spartanburg versorgt.

"Wir werden auch weiter keine eigene Zellfertigung aufbauen. Als Strategie wäre das für uns fatal", ­betont Weber. Das Unternehmen sieht aufgrund des zu erwartenden technologischen Fortschritts in ­einer eigenen Zellfertigung sogar einen gewissen Behinderungsgrad für Innovation. Trotzdem hätten über 100 eigene Mitarbeiter die Entwicklung der neuen BMW-Rundzellen mitgedacht und vorangetrieben. Auf diese Weise sei es gelungen, die Kosten für den Hochvoltspeicher durch die neue Batteriezelle und das neue Integrationskonzept der von BMW entwickelten Speichertechnologie deutlich zu verringern.

Erstmals setzt BMW dabei neu entwickelte, runde Batteriezellen ein, die optimal auf die neue Architektur abgestimmt sind. Im Vergleich zu den Vorgängerzellen wird kathodenseitig der Nickelgehalt ­erhöht und gleichzeitig der Kobaltanteil reduziert. Anodenseitig wird der Silizium­anteil erhöht. Im Ergebnis, so BMW, steige die volumetrische Energiedichte in der Zelle um mehr als 20 Prozent. So hätten nach heutigen Marktprämissen die Kosten im Vergleich zur fünften Zellgeneration um bis zu 50 Prozent gesenkt werden ­können. Das Unternehmen habe sich zum Ziel gesetzt, die Herstellungskosten von vollelektrischen Modellen auf das Niveau von ­modernen Verbrenner-Fahrzeugen zu bringen.

"Zudem haben wir für die CO2-reduzierte Herstellung mit unseren Partnern vereinbart, dass sie bei den Rohstoffen Lithium, Kobalt und Nickel anteilig Sekundär­material einsetzen und in der Produktion Grünstrom verwenden", ergänzt BMW-Einkaufschef ­Joachim Post. Die Zell-Strategie steht also bis ins Detail. Jetzt müssen die Fahrzeuge der Neuen Klasse nur noch ein Erfolg werden.

Aus dem Datencenter:

Anlagen und Kapazitäten für Batterierecycling