"Das Gold von morgen" - Rückgewinnung und Mehrfachnutzung wertvoller Rohstoffe

Review zum Fachdialog Batterie 22. Juli 2021

 
Ab 2035 sollen alle Neuwagen keine Treibhausgase mehr ausstoßen

Am 14. Juli hat die Europäische Kommission ihr "Fit for 55" betiteltes Gesetzespaket für eine erhebliche Reduzierung des Treibhausgas-Ausstoßes vorgestellt. Bis 2030 sollen die Netto-Treibhausgasemissionen um mindestens 55 Prozent sinken im Vergleich zu 1990.

Laut Kommissionschefin von der Leyen habe circa ein Dutzend der großen Automobilhersteller in Deutschland und Europa bereits angekündigt, dass sie ihre Flotte zwischen 2028 und 2035 umstellen werden auf ausschließlich emissionsfreie Fahrzeuge.

In Europa siedeln sich immer mehr Zellfabriken an

Die innovativsten und umweltfreundlichsten Batteriezellen sollen zukünftig aus Europa kommen und zehntausende Arbeitsplätze entlang der Wertschöpfungskette entstehen.

Derzeit liegt der Produktionsschwerpunkt von Batteriezellen, dem Herzstück der Elektroautos, noch in Asien – Europa holt jedoch auf. Die Verschärfung der CO2-Standards führt zu einem schnelleren und umfassenderen Aufbau der Zellenfabriken in Europa.

Wie die Grafik von Roland Zenn zeigt, sollen in den nächsten Jahren zahlreiche neue Fabriken in Deutschland, Frankreich, Schweden und auch in Osteuropa entstehen.

Auf dem ACOD Fachdialog Batterie am 22. Juli in Leipzig sprachen Experten über die Zukunft der Elektromobilität. Leistungsstarke, langlebige, umweltverträgliche Batterien gelten dabei als Schüsseltechnologie.

Bild © Roland Zenn

Initiiert wurde die Veranstaltung, an der 60 Interessierte aus Wirtschaft und Wissenschaft teilnahmen, von den Treibern im Kompetenzcluster "Antriebssysteme/ Elektromobilität, Schwerpunkt Batterie" des Automotive Cluster Ostdeutschland.

ACOD Fachdialog Batterie 2021. Bild © ACOD/ Schenker

Experten aus folgenden ausgewählten Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen haben aktuelle und zukünftige Trends und Herausforderungen mit den Teilnehmenden im Rahmen des Fachdialogs Batterie diskutiert:

Porsche AG • Volkswagen Sachsen GmbH • BMW Group • BASF SE • DRÄXLMAIER Group • Lyric Automation Germany • DENKweit • thyssenkrupp Automation Engineering • Microvast Inc. • Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) • TSR Recycling GmbH & Co. KG • COMAN Software GmbH

Im Fokus standen folgende Themen:

Zellchemie – Heutige Ansätze und Innovationen der Zukunft • Batterierecycling • Zelltypen - Einsatz im Fahrzeug • Zellhersteller - Herausforderungen der Zukunft: Andere Formate? Andere Chemie? Bessere Prozesstechnik? • Vom Zellmodul zum fertigen Batteriesystem • Qualitätskontrolle von Batteriezellen und Batteriemodulen und deren Verschaltung im Produktionsprozess • Montageanlagen für Zellen, Module und Packs - Anforderungen der Endkunden • Finale Integration des kompletten Packs im Fahrzeug - Anforderungen an die Maschinen- und Anlagenlieferanten

Zellauswahl ist eine Gesamt-Systementscheidung

Bei Batterien werde es zukünftig weiterhin Verbesserungen bei der Energiedichte und somit Reichweite, Schnellladefähigkeit und Lebensdauer der Batteriezellen geben. Der Trend geht hin zu geometrisch größeren Zellen mit spezifisch mehr Energieinhalt.

Aus OEM-Sicht gibt es nicht pauschal ein Richtig oder Falsch für ein Zellformat, denn jedes Zellformat bringt Vor- und Nachteile mit sich. Die Auswahl des richtigen Zellformats sei von sehr vielen Faktoren (z. B. Zelltechnologie, Energieeffizienz, Schnellladefähigkeit, mechanische Belastbarkeit, Sicherheit, Ausfallraten, Heiz-/ Kühlfähigkeit, Gleichteile/ Varianz, Alterungsverhalten, Preis etc.) abhängig.

Die Varianz von Zellformaten müsse aus Sicht von Automobilherstellern aus mehreren Gründen für den Volumenmarkt reduziert werden. Kosten und Nutzen seien abzuwägen.

Die Zukunft bringt neue Bauformen von HV Batterien mit gesteigerter Funktionsintegration z. B. Cell to Pack oder Cell to Car, neue (einheitliche) Zellgrößen, neue Zelltechnologien z. B. high Silizium oder Festkörper.

Integration des kompletten Packs im Fahrzeug - Anforderungen an die Maschinen- und Anlagentechnik

Die neue Art der zu montierenden Komponenten in E-Fahrzeugen erfordert gänzlich neue Anlagen-, Montage- und Prüfkonzepte in den Automobilfabriken der Zukunft. Die Montageprozesse werden sich einer Standardisierung unterziehen, was eine wesentliche Kostenreduzierung im Produktions- und Prüfablauf zur Folge haben wird.

Anforderungen an die Anlagentechnik bestehen aus OEM-Sicht in folgenden Bereichen:

  • Neugestaltung Logistikprozesse
  • Anpassung Fördertechnik
  • Inline Überwachung Batteriezustand
  • Industriedaten – Bereitstellung und Analyse

Früher lag das Hauptaugenmerk bei Automobilherstellern wie Volkswagen auf der Produktion der Fahrzeuge. Heute hingegen ist das Thema Nachhaltigkeit bereits fester Bestandteil der Philosophie über den gesamten Lebenszyklus.

 

Uwe Wolf, Sales Director Battery Recycling bei der BASF SE, auf dem ACOD Fachdialog Batterie 2021. Bild © ACOD/ Schenker
"Das Gold von morgen" - Rückgewinnung und Mehrfachnutzung wertvoller Rohstoffe

Das Recycling muss mitgedacht werden!

Batterien werden nicht mehr als "Sondermüll" angesehen, wie es viele Jahrzehnte lang der Fall war, sondern als wertvolle Rohstoffquellen. Einerseits um Kosten zu sparen und andererseits um die Ressourcen sowie die Umwelt zu schonen, arbeiten Unternehmen der Branche an Recycling-Konzepten für Batterien mit dem Ziel, wertvolle Rohstoffe wie Nickel, Mangan, Kobalt und Lithium in die Prozesskette der Herstellung zurückführen.

So wurde beispielsweise BASF von der Cellforce Group, einem Joint Venture der Porsche AG und Customcells Itzehoe GmbH, als exklusiver Zellentwicklungspartner für ihre Lithium-Ionen-Batterie der nächsten Generation ausgewählt. Im Rahmen der Zusammenarbeit stellt BASF hochenergetische HEDTM NCM-Kathodenmaterialien für leistungsstarke Batteriezellen zur Verfügung, die ein schnelles Laden und eine hohe Energiedichte ermöglichen.

"Wir freuen uns, mit Porsche und der Cellforce Group bei der Entwicklung zukünftiger Hochleistungsbatterien für Elektrofahrzeuge zusammenzuarbeiten und auf unser gemeinsames Ziel einer nachhaltigen Mobilität hinzuarbeiten", sagt Markus Kamieth, Mitglied des Vorstands der BASF SE.

"Die Kathodenmaterialien von BASF werden dank unserer starken Forschungs- und Entwicklungskompetenz auf die spezifischen Bedürfnisse von Porsche zugeschnitten. Zudem werden sie dank unseres effizienten Herstellungsprozesses, des hohen Anteils an erneuerbaren Energien, der vorgelagerten Integration in die Schlüsselrohstoffe sowie der kurzen Transportwege entlang der Wertschöpfungskette einen branchenführend niedrigen CO2-Ausstoß haben. Mit Batterie-Recycling können wir sicherstellen, dass wertvolle Materialien im Produktionskreislauf verbleiben und den CO2-Fußabdruck unserer Kathodenmaterialien um voraussichtlich insgesamt bis zu 60 Prozent weiter reduzieren." Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan werden in einem hydrometallurgischen Prozess recycelt und wieder in den BASF-Produktionsprozess für Kathodenmaterialien eingebracht. (Presse-Information von BASF und Porsche vom 21. Juli 2021)

Wir bedanken uns bei allen Referierenden für die hochspannenden Einblicke!
 

Eine grundlegende Transformation der Automobilbranche kann nur durch gemeinsames Engagement gelingen, denn die Herausforderungen der Zukunft betreffen alle Akteure unserer Industrie gleichermaßen. Kooperationen und eine enge Vernetzung von Wirtschaft und Wissenschaft können sichtbare Mehrwerte schaffen.

Wir laden Sie deshalb ein, sich innerhalb der ACOD Kompetenzcluster mit eigenen Ideen und Erfahrungen aktiv einzubringen und zu engagieren, um die Zukunftsfähigkeit unserer Branche mit vereinten Kräften zu sichern.

Über den Schwerpunkt Batterie im ACOD Kompetenzcluster "Antriebssysteme/ Elektromobilität"

Durch die jüngsten Aktivitäten der Global Player im Bereich Elektromobilität ist eine klare Tendenz erkennbar, dass sich speziell die ostdeutschen Bundesländer zum Zentrum der neuen E-Technologien in Deutschland entwickeln.

Folgerichtig ist es der Anspruch des ACOD, in den zentralen Kernthemen der Zukunft, die den Automobilbereich betreffen, aktiv zu sein. Dazu gehört ganz ohne Frage das Thema der Elektromobilität - und damit die Themen Zelle und Batterie als Grundlage der neuen Antriebsart.

Im Kompetenzcluster-Schwerpunkt "Batterie" arbeitet der Automotive Cluster Ostdeutschland ACOD gemeinsam mit seinen Mitgliedern an besseren Lösungen zu folgenden Themenschwerpunkten:

(1) Fahrzeugintegration

  • Die neue Art der zu montierenden Komponenten in E-Fahrzeugen erfordert gänzlich neue Anlagen-, Montage- und Prüfkonzepte in den Automobilfabriken der Zukunft. Die Montageprozesse werden sich einer Standardisierung unterziehen, was eine wesentliche Kostenreduzierung im Produktions- und Prüfablauf zur Folge haben wird. Hier sehen wir als ACOD den wesentlichen Ansatzpunkt für die Zukunft, mit reichlich Kenntnis der Zell- und Batterieentwicklung, die assistierenden Prozesse einer Standardisierung zu unterziehen.

(2) Zellassemblierung

  • Wir als ACOD sehen unsere Aufgabe darin, einen Überblick zu erarbeiten über Ansätze zur derzeitigen Prozessausbildung in der Zellassemblierung und der nachfolgenden Prozessverbesserung mit dem Ziel, Kosten zu reduzieren und auch Gefahren im Umgang mit den Zellen zu reduzieren.

(3) Recycling

  • Transparenz schaffen, wie das Recycling der Zukunft aussehen könnte. Fakt ist, dass das Thema eines ressourcenschonenden Recyclings von NMC, LFP bzw. ähnlichen Zellen / Batterien noch in den Kinderschuhen steckt.
Sie verfügen über Kompetenzen in den benannten Themenschwerpunkten des Kompetenzclusters und wollen sich aktiv einbringen?
Dann wenden Sie sich gerne per E-Mail info@acod.de an uns oder rufen Sie uns an +49 (0) 341 / 3038 2535.

 

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