Erste Lithium-Batterien aus Deutschland

Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat die erste industrielle Pilotfertigung von Lithium-Ionen-Batterien in Deutschland etabliert.

Bislang produziert Deutschland zwar Elektroautos, aber keine Batterien dafür. Das soll sich jetzt ändern: Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat erstmals in einer Pilotanlage automobiltaugliche Lithium-Ionen-Zellen industriell hergestellt. Die Standardzellen wurden vollautomatisch mit hoher Geschwindigkeit produziert. Die von Bund und Land geförderte Pilotanlage am ZSW ist auf einer Fläche von mehr als 3.000 Quadratmetern mit speziell entwickelten Produktionsanlagen ausgerüstet und wird seit gut einem Jahr betrieben.

„Für Deutschland ist der Aufbau einer Produktion von automobiltauglichen Batteriezellen eine einmalige Chance, um die Wertschöpfung und Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten“, sagt Prof. Dr. Werner Tillmetz, ZSW-Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Elektrochemische Energietechnologien. Denn das Verständnis über den gesamten Produktionsprozess für Lithium-Ionen-Zellen – von der Elektrodenherstellung über die Zellmontage bis zur Formierung und Prüfung – war bislang nur bei sehr wenigen deutschen Experten vorhanden. „Jetzt müssen noch die Hebel in der Industrie und bei den Zulieferern umgelegt werden.“

Eine nationale Produktion von Batteriezellen biete die Chance, die heute für Deutschland sehr umfangreiche und wichtige Wertschöpfungstiefe in der Automobilindustrie auch künftig aufrecht zu erhalten, so das ZSW. Elektrofahrzeuge sind auf dem Vormarsch. 2015 wurden mehr als 500.000 davon weltweit produziert. Derzeit entstehen vor allem in Asien neue Fabriken, um der stark steigenden Nachfrage der Automobilindustrie nach Batterien gerecht zu werden. Lithium-Ionen-Zellen sind das Herzstück der Elektrofahrzeuge. Sie bestimmen die Reichweite, Sicherheit und Kosten eines E-Fahrzeuges und tragen laut ZSW mit bis zu 40 Prozent zur Wertschöpfung bei. Unternehmen wie BASF, BMW, Daimler, Elring Klinger, Manz, Robert Bosch, Rockwood Lithium, SGL Carbon oder Siemens haben das bereits erkannt und engagierten sich bei den technologischen Vorarbeiten der Pilotfabrik.

Seit Inbetriebnahme vor einem Jahr verarbeitete das ZSW 1.300 Kilogramm an Aktivmaterialien und stellte daraus weit mehr als tausend Zellen vollautomatisch her. Dabei konnten die Wissenschaftler die geforderte Produktionsgeschwindigkeit von einer Minute pro Zelle und die kontinuierliche Reduktion der Ausschussraten erfolgreich demonstrieren.  

Für den Start der Herstellprozesse verwendeten die Forscher die heute weltweit am weitesten verbreitete Materialkombination Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid (NMC)/Graphit. In künftig geplanten Projekten werden auch fortschrittliche Materialien eingesetzt, die höhere Energiedichten und damit höhere Reichweiten der Fahrzeuge ermöglichen sollen. Auch die Optimierung der Zellkonstruktion und der einzelnen Fertigungsprozesse sind vorgesehen.