Battery Manufacturing Day Batterien in Deutschland fertigen – so kann es gelingen

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Eine effiziente Batterieproduktion ist essenziell für den Erfolg der E-Mobilität. Beim Battery Manufacturing Day sprachen rund 120 Teilnehmerinnen und Teilnehmer darüber, wie das konkret aussehen kann.

„Electromobility is on a bumpy road“, sagte Thorsten Reichling vom Beraterunternehmer P3 in seinem Vortrag „Herausforderungen bei der Fertigung für Lithium-Ionen-Batterien“ beim 1. Battery Manufacturing Day. Bekanntlich ist der Absatz von Elektroautos derzeit gedämpft. Optimistischer sah es Hermann Uchtner von Schuler Pressen – der auf den unverwüstlichen „Gartner Hype Cycle“ verwies. 

Demnach sind nach einem Gipfel der überzogenen Erwartungen Dellen in einer technischen Entwicklung nicht unüblich. Meist folge ein stabiles Plateau der Produktivität. Darauf gilt es sich vorzubereiten, denn „wir treffen heute Entscheidungen für die Anforderungen in zehn Jahren“.

Ein Schlüssel zu erschwinglicher Elektromobilität ist die Batterieproduktion. Europa hat es dabei mit großen Herausforderungen zu tun. Das hat mehrere Gründe, etwa die große Abhängigkeit von Batterierohstoffen aus China, aber auch höhere regulatorische Hürden im europäischen Entwicklungsumfeld. Was also kann Europa, was kann Deutschland tun, um bei der Batterieproduktion mit dem derzeit übermächtigen China zu konkurrieren?

Chinesische Anlagenbauer mischen mit

Hermann Uchtmann vom Anlagenbauer Schuler Pressen beschrieb ein interessantes Phänomen: Derzeit stagniere der Markt für Batterieproduktionsanlagen in China, was wiederum die chinesischen Anbieter nach Europa treibe, um dort ihr Wachstum zu realisieren. 
Allerdings spreche nach wie vor für die europäischen Anlagenbauer, dass sie besser auf die extrem hohen Spezifikationen eingestellt sind, die hier erwartet werden. Dennoch rückten die Betriebskosten, OPEX, und die Investitionskosten, CAPEX, in den Vordergrund, um im Wettbewerb zu bestehen.

An Forschung und praktischen Lösungen mangelt es nicht, wie am Vortag eine Führung durch die „Karlsruher Forschungsfabrik für KI-integrierte Produktion“ zeigte. Die Forschungsfabrik unter Beteiligung von Fraunhofer IOSB und ICT und dem wbk Institut für Produktionstechnik des KIT entwickelt unter anderem Konzepte für die Batterieproduktion und das Recycling. 
Ein grundlegender Ansatz ist es, agile und wandlungsfähige Produktionskonzepte zu finden, um „unreife“ Prozesse schnell serienfähig zu machen. Eine zentrale Rolle bei den Entwicklungen spielen dabei auch KI und das Datenökosystem Catena-X.

Agile Prozesse in der Batterieproduktion

Über ebendieses sprach Katharina Zipse von der CatX Service GmbH. Catena-X beschrieb sie als einen offenen kollaborativen Datenraum für die Automobilindustrie, der Geschäftsprozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette optimiert. Das europäische Projekt – übrigens Teil der übergeordneten Initiative Gaia-X – ermöglicht laut Zipse der Industrie gut 20 Prozent geringere Kosten.

Robert Vollmer von der Schuler Group und Bernd Kremer von German Edge Cloud berichteten über datengetriebene Prozesse in der Batterieproduktion. Schuler kombiniert dabei zwei Softwareprodukte: Das GEC Onsite Digital Production System von German Edge Cloud umfasst die Datenerfassung in der Cloud und das Edge Computing, welches diese Daten verarbeitet. 
Edge Computing steht für eine Datenverarbeitung, die quasi „am Rande“ der Cloud Daten abgreift, um sie außerhalb davon zu verarbeiten – statt zentral auf dem Cloud-Server. Das soll die Datenverarbeitung agiler, zielgenauer und flexibler machen. 
Das zweite Element ist die Track-and-Trace-Funktion der Software Metris des Anlagenbauers Andritz. Ein wesentliches Ziel ist es, den Ausschuss bei der Fertigung von Batteriezellen zu verringern.
 Denn möglichst wenig Ausschuss ist ein wichtiger Kostenfaktor, um mit chinesischen Anbietern konkurrieren zu können. Hermann Uchtmann, Schuler, sieht hier durchaus Potenziale – sofern es europäischen Batterieherstellern besser gelingt, bei der Anschaffung von Produktionsanlagen OPEX und CAPEX im Rahmen der Total Cost of Ownership gemeinsam zu betrachten.

Geringere Kosten mittels Batterierecycling

Neben effizienten Prozessen sind die Materialkosten entscheidend. Auf mittlere Sicht können diese indirekt sinken: durch ein perfektioniertes Recycling und langfristig eine Circular Economy ohne größeren Neubedarf an Materialien. Die Karlsruher Forschungsfabrik betreibt hier einige Forschung, aber auch die Industrie sucht nach neuen Lösungen. 

Max Rettenmaier vom Maschinenbauer Trumpf stellte zum Beispiel ein Entwicklungsprojekt vor, bei dem Batterien vor dem Recycling per Laser aufgeschnitten werden. Der Wärmeeintrag ist aufgrund der schieren Geschwindigkeit erstaunlich gering, sodass die innenliegenden Zellen nicht gefährdet sind. 
Ebenso spannend ist eine neue Methode, aktives Material von Anode und Kathode per Laser abzutragen. Trumpf ist dabei, derartige Verfahren serienreif zu entwickeln.

Omron ist als Anbieter von Automatisierungslösungen für die Batterieproduktion schon seit mehr als 20 Jahren im Geschäft, nun auch zunehmend beim Recycling. Laut Henry Claussnitzer, der über Batterie-Demontagekonzepte sprach, ist das Recycling keineswegs nur eine Umkehrung des Produktionsprozesses. 
Er nannte zum Beispiel den Trend zu Cell-to-Car, was aus Entwicklungssicht eine tolle Sache sei, aber schwierig, wenn es darum geht, gebrauchte Zellen aus dem Fahrzeug zu holen – das geht mit „klassischen“ Batteriemodulen natürlich einfacher.

Überhaupt wisse man nicht, wie es in einer gebrauchten Batterie aussieht, da könnten im Laufe ihres Lebens schonmal Teile des Elektrolyts verschwinden, die Materialien würden sich verändern. Einen „Batterie-Passport“ gebe es noch nicht – wie sieht es im Inneren der Batterie aus, ist sie vielleicht auch noch für ein zweites Leben im stationären Bereich geeignet?

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Zurück zum Anfang des Batterielebens: Nicole Neub von der Exyte Technology GmbH sprach über die „Einhausung“ von Prozessen mithilfe „energieeffizienter Micro-Environments für die Batterieproduktion“. Am Beispiel der Fertigung von Li-Ion-Zellen sagte sie, dass manchmal das Produkt vor dem Menschen geschützt werden muss. 
Konkret: Die Zellfertigung erfordert eine maximal trockene Umgebung, Menschen erzeugen aber allein schon durch ihre Atmung viel Feuchtigkeit. Die Lösung sei hier ein Mini-Environment, also eine kleine gekapselte Umgebung, um den Energiebedarf zur Trockenhaltung zu minimieren.

Gemeinsam Batterien entwickeln und herstellen

Was waren nun wichtige Erkenntnisse des  Battery Manufacturing Days? Ganz sicher wird es auf einen großen Zusammenhalt in Industrie und Forschung ankommen, um in Europa konkurrenzfähig Batterien herstellen zu können. 
Wichtig sind aber auch Initiativen wie die der Karlsruher Forschungsfabrik und prozessbegleitende Lösungen wie Catena-X. Dem Batterierecycling wird eine entscheidende Bedeutung zukommen. 
Vielleicht muss auch darüber nachgedacht werden, Fertigungsverfahren noch mehr darauf auszulegen, ein effizientes Recycling überhaupt zu ermöglichen. Die Batterieproduktion ist eine noch junge Disziplin, die ständig in Bewegung ist.

Battery Manufacturing Day im Jahr 2025

Der Battery Manufacturing Day jedenfalls wird auch nächstes Jahr wieder ein Podium sein, um sich über neue Entwicklungen der Batterieproduktion auszutauschen. Alle Informationen dazu gibt es auf der Eventseite des Battery Manufacturing Day.