Batteriemonitor Elektromobilität

So kann Deutschland wettbewerbsfähig bleiben

Der Batteriemonitor 2021.
Der Batteriemonitor 2021.
© PEM RWTH Aachen

Die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands bei Lithium-Ionen-Batterien hängt immer stärker von einem direkten Zugang zur Batteriezellherstellung und einer effizienten Kreislaufwirtschaft ab. Das sind die Ergebnisse des Batteriemonitors 2021.

In seinem Batteriemonitor beleuchtet der Lehrstuhl »Production Engineering of E-Mobility Components« (PEM) der RWTH Aachen die gesamte Wertschöpfungskette der Zellproduktion im Spannungsfeld von Ökonomie und Ökologie. Die Untersuchung fasst aktuelle Herausforderungen und künftige Lösungswege auf sämtlichen Ebenen zusammen: von der Rohstoffgewinnung und der Zellherstellung über die Modul- und Packproduktion sowie das Engineering und Testing bis hin zur Nutzung und Wiederverwendung.

»Es liegt in unserer Verantwortung, die Lithium-Ionen-Batterie und ihren gesamten Herstellungsprozess kostengünstiger und ressourcenschonender zu gestalten«, sagt Dr. Heiner Heimes, Geschäftsführender Oberingenieur des PEM: »Dabei zeichnen sich bereits neue Produktionstrends und aussichtsreiche Recycling-Ansätze ab.«

Um in Zukunft den Gehalt kritisch betrachteter Rohstoffe wie Lithium und Kobalt zu reduzieren, sprechen sich die Autoren des Batteriemonitors 2021 für weiterführende Forschungen an neuartigen Zellchemien und den Aufbau eines Kreislaufsystems mit niedrigen Verlustraten aus. Qualitäts- und Effizienzsteigerungen ließen sich außerdem durch digitale Prozesse in der Batteriezellproduktion erreichen. Gleichzeitig macht die Studie auf neue Herausforderungen für Zellproduzenten und Anlagenbauer aufmerksam, die sich durch eine Abkehr von der Lithium-Ionen-Technologie zugunsten innovativer Verfahren wie des Trockenbeschichtens ergeben.

Auf der Ebene der Modul- und Packproduktion könnten technische Neuerungen wie der Cell-to-Pack-Ansatz die Energiedichte des Batteriesystems erhöhen und damit zur ökonomischen und ökologischen Nachhaltigkeit des elektrischen Antriebsstrangs beitragen. Die CO2-Bilanz von Batteriesystemen ist indes maßgeblich vom Strommix am Produktionsstandort mitbestimmt.

Die Untersuchung befürwortet zudem eine Standardisierung von Batteriesystemen. Denn dadurch lässt sich der Entwicklungsaufwand je Fahrzeug verringern, die Upgrade-Fähigkeit der Systeme erhöhen und die Produktion kostengünstiger sowie an einzelnen Kundenwünschen orientiert gestalten. Daneben könnten virtuelle Absicherungsverfahren demnächst dazu beitragen, technische Schäden und hohe Prototypen-Investitionen ebenso wie die Anzahl kostspieliger Testversuche zu reduzieren.

Mit Blick auf Treibhausgasemissionen sagen die Urheber der Studie für das Jahr 2030 voraus, dass Elektro-Autos in ihrem gesamten Lebenszyklus eine 75 Prozent bessere Bilanz aufweisen werden als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren. Steigende Rücklaufquoten führten künftig außerdem zu einer wachsenden Bedeutung innovativer Recycling- und Weiterverwendungsansätze für Batteriesysteme.


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