Hintergrund Was sind Batteriehersteller?

Wer sind die wichtigsten Batteriehersteller weltweit für Elektromobilität? Ranking und Grundlagen: von der Fertigung einer Batteriezelle über den Aufbau eines Batteriepacks.

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Batteriehersteller tragen mit ihren Produkten zum wichtigsten Teil eines Elektroautos bei, nämlich etwa 40 Prozent. Sie unterscheiden sich in:

• Hersteller von Batteriezellen selbst

• Hersteller von Batteriepackages, also den Akkus und Systemen.

Batterien, Akkumulatoren und Energiespeicher unterliegen grundsätzlich einer sehr hohen Innovationsdynamik. Beispielsweise gibt es bei der Lithium-Batterie-Technologie fast alle sechs Monate einen Kapazitätssprung. Etwa einmal im Jahr gibt es sogar einen spürbaren Technologiesprung¹.

Mit dem starken Fokus auf Elektromobilität hat das Thema Zellherstellung nochmals viel Fahrt aufgenommen. Bis 2030 soll die Zahl der jährlich neu zugelassenen E-Fahrzeuge weltweit auf über 20 Millionen steigen. Das prognostiziert eine Studie der Unternehmensberatung Roland Berger².

Elektromobilität: Höhere Kapazitäten notwendig

Dafür müssten auch die Kapazitäten zur Herstellung von Batteriezellen für Pkw- und Nutzfahrzeuganwendungen deutlich zunehmen: von 70 Gigawattstunden im Jahr 2017 auf bis zu 1.600 Gigawattstunden im Jahr 2030. Schon für 2021 gehen die Roland-Berger-Berater deshalb von einem globalen Marktvolumen für Batteriezellen von rund 19 Milliarden Dollar aus. Davon wird China einen Anteil von 29 Prozent haben, gefolgt von Korea (21 Prozent) und Japan (17 Prozent).

Deutschland dagegen verfügt bisher über keine signifikante Zellproduktion. Zwar hat der chinesische Batteriehersteller CATL angekündigt, ab Ende 2019 auch in Thüringen zu produzieren, doch das reduziert nicht die Abhängigkeit. Für die Autohersteller, die nun in großen Stückzahlen E-Autos auf den Markt bringen wollen, wäre ein Kapazitätsmangel an Batteriezellen fatal. Alleine Volkswagen will bis zum Jahr 2029 75 reine Stromer auf den Markt bringen. Derzeit werden Schätzungen zufolge mehr als 80 Prozent der Batterien weltweit in Asien produziert, lediglich drei Prozent in Europa.

Im Video berichtet die „Deutsche Welle“ über die Abhängigkeit Deutschlands von Zellen aus dem Ausland:

Ranking: Die fünf größten Hersteller von Batteriezellen

Laut Statista sind die größten Hersteller von Batteriezellen für Elektroautos weltweit nach Absatz in den Jahren 2015 bis 2017 (in Megawattstunden):

• Panasonic (Japan)

• BYD (China)

• LG Chem (Südkorea)

• Automotive Energy Supply Corp. (Japan)

• Samsung SDI (Südkorea)

Weitere große Hersteller sind CATL (China), Farasis (USA), SK Innovation (Korea) oder Optimum Nano (China).

Die Zellen werden bislang vor allem in Fernost gefertig – noch. Neben CATL – Hauptabnehmer wird BMW sein – sind auch hiesige Hersteller bestrebt, in Europa Zellen zu produzieren. Volkswagen zum Beispiel beteiligt sich über Scania an der Batteriezellfabrik von Northvolt im Norden Schwedens in der Stadt Skellefteå.

Elektromobilität

Wie funktioniert eine Batterie?

Die europäische Zellfertigung kommt: Fördermittel von EU-Kommission

Und dann ist da noch ein europäisches Konsortium mit großen Plänen: Im Dezember hat die EU-Kommission entschieden, die Fertigung von Batteriezellen mit bis zu 3,2 Milliarden Euro zu unterstützen. Darunter fällt auch eine Batteriezellenproduktion in Kaiserslautern bei Opel, die der Hersteller PSA gemeinsam mit dem französischen Energieanbieter Saft aufbauen möchte. Die Gelder sollen eine Batterie-Wertschöpfungskette unterstützen, von der Entwicklung der Batteriemodule bis zu Recyclingverfahren.

Das käme auch dem Arbeitsmarkt zugute, der von der E-Mobilität einige negative Effekte erfährt: Bis zu 2.000 Stellen könnten bis 2023 in Kaiserslautern entstehen.

Hersteller und Aufbau von Batteriepackages

Wie kommen die Zellen schließlich in einem Batteriepackage zusammen? Vorab Hersteller von Batteriepackages gibt es einige; viele Autobauer haben Fabriken, in denen sie die eingekauften Zellen zu den Packages zusammenbauen. Fünf Beispiele:

• Daimler betreibt schon eine Batteriefabrik im sächsischen Kamenz. Weitere acht Fabriken auf mehreren Kontinenten folgen. Der Stuttgarter Hersteller hat beispielsweise verkündet, eine Fabrik in Polen hochzuziehen.

• VW baut Batteriesysteme, beispielsweise für den E-Golf in Braunschweig.

• BMW baut eine Batteriefertigung in Dingolfing auf.

• Das österreichische Start-up Kreisel Electric konzipiert Systeme für Elektromobilität und integriert die Antriebe in Pkws oder Busse.

• Das US-Unternehmen Microvast will in Ludwigsfelde ein neues Werk für Lithium-Ionen-Batteriepacks- und Module bauen.

Der Aufbau einer Batterie am Beispiel Volkswagen: Einzelne Batteriezellen kommen in einem Zellmodul zusammen, mehrere Module wiederum sind angeordnet wie einzelne Riegel einer Tafel Schokolade und befinden sich im Batteriegehäuse. Die Zellmodule sind über „Zellmodulverbinder“ miteinander verbunden. Die Batterieelektronik wiederum kommuniziert mit Messleitungen.

Im sogenannten Gehäuselängsträger der Batterie überwachen Zell-Controller-Steuergeräte Parameter wie Spannung, Ströme oder Temperatur der Zellen. Ein weiteres Steuergerät ist die Batterieelektronik, es liegt im hinteren Teil des Batteriesystems. Bei einer MEB-Batterie (MEB, Modularer E-Antriebs-Baukasten) bildet die unterste Ebene einen Auffahrschutz. Darüber liegt das Aluminium-Batteriegehäuse mit einem Crashrahmen. Darin untergebracht sind auch die Batteriekühlung und eine Anschlussbox für das Hochvolt- und Niedervolt-Bordnetz. In der Regel platzieren Hersteller das Batteriesystem im Fahrzeugboden.

Wie eine Batteriezelle aufgebaut ist

Eine übliche Lithium-Ionen-Batteriezelle besteht aus:

• Anode (Kohlenstoff, Kupferfolie)

• Separator (poröse Polyolefin-Folie, keramikbeschichtet)

• Kathode (Lithium-Metall-Oxid, Aluminiumfolie)

• Elektrolyt (organische Lösungsmittel, Lithium-Leitsalz, Additive)

Die Funktionsweise einer Batterie erklären wir in diesem Beitrag.

Technik erklärt

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?

Vorteile der Festkörperbatterie

Die Feststoffbatterie – oder Festkörperbatterie – gilt als Zukunftstechnik für Elektroautos. Im Gegensatz zu konventionellen Lithium-Ionen-Akkus ersetzt in einer Feststoffbatterie ein festes Material das bisher nötige flüssige Elektrolyt. Die Folge: Die Energiedichte steigt. Das heißt: mehr Reichweite bei gleichem Volumen. Außerdem muss die Batterie nicht mehr gekühlt werden, auch das spart Geld und Gewicht. Die Technik soll außerdem sicherer sein.

Ein chinesisches Unternehmen, die Qing Tao Energy Development Company, ein Start-up der Universität Tsinghua, hat eine Produktionsstätte für die Serienfertigung im ostchinesischen Kunshan eröffnet. Dort sollen pro Jahr Akkus mit einer Gesamtkapazität von 0,1 Gigawattstunden (GWh) gefertigt werden. Zum Vergleich: Teslas Gigafactory produziert aktuell 20 GWh pro Jahr – allerdings an konventionellen Lithium-Ionen-Akkus. Langfristig wollen die Chinesen 0,7 GWh erreichen.

Ein Knackpunkt ist die Industrialisierung: Zwar sind die Komponenten, also Anode, Kathode und Elektrolyt bereits gut untersucht. Doch es ist noch eine große Herausforderung, sie in ein System zu integrieren. Auch, weil sie eine lange Lebensdauer mit hoher Leistungsfähigkeit über viele Lade- und Entladezyklen leisten muss.

Und woher kommen die Rohstoffe?

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