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Fahrzeugbatterie der Zukunft

A·lounge Digital vom 21. März 2024, 12:00 Uhr

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Re-Cap

Fahrzeugbatterie der Zukunft

Elektrofahrzeuge erobern die Welt: 30 % der weltweit verkauften Pkw waren 2023 elektrifiziert. Die Fahrzeugbatterie macht etwa 40 % der Kosten aus und ist daher entscheidend für Reichweite und Leistung. Der Trend geht zunehmend von Lithium-Ionen- zu Feststoffbatterien, die steigende Nachfrage erhöht den Strombedarf und schafft neue Arbeitsplätze. Was impliziert das für den Automobilstandort Deutschland?

In unserer A·lounge Digital haben Stefan Randak und Robert Minge gemeinsam mit Batterieexperten beleuchtet, was die Transformation technologisch bedeutet, wo die wesentlichen Stellschrauben bei Supply Chain, Produktion und Marktdiffusion liegen – und wie diese Themen aus Managementsicht gelöst werden können.

Die wichtigsten Erkenntnisse in neun Thesen:

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1. Deutschland erkennt erst jetzt langsam, wie wichtig E-Fahrzeuge als Energiespeicher sind.

Mit seinem Unternehmen Bavertis arbeitet Dr. Manuel Kuder daran, die Lebensdauer von Batterien für Elektroautos zu verlängern. „Gerade SUVs muss man als Energiespeicher sehen“, sagt Kuder. In Deutschland werde erst langsam erkannt, was asiatische Hersteller längst begonnen hätten. Für Elektrofahrzeuge bedeutet das: „Eigentlich müsste in jedem Fahrzeug ein bidirektionales Ladegerät verbaut sein.“ Damit ist eine Fahrzeugbatterie gemeint, die nicht nur selbst aufgeladen werden, sondern auch Energie ins Stromnetz oder an andere Verbraucher zurückspeisen kann.

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2. Fehlende Reichweite bremst noch immer den Markt für Elektrofahrzeuge.

„Reichweitenangst begleitet uns seit dem Beginn der Elektromobilität“, sagt Matthias Zentgraf. Er ist Advisor des CEO beim chinesischen Batteriegiganten CATL, der einen Großteil seines Umsatzes in die (Weiter-)Entwicklung immer besserer Technologien investiert, um den Bauraum im Auto optimal zu nutzen. Als entscheidende Faktoren für die Reichweite eines E-Autos nennt Zentgraf vor allem das Gewicht sowie die Lade- und Entladefähigkeit der Batterie. Derzeit arbeite die ganze Zellindustrie zum Beispiel an Serienlösungen, die ohne Module auskommen und somit nur noch aus Zelle und Batteriepack bestehen. „Ziel muss es sein, die Ladesäulen schneller zu machen“, sagt Bavertis-Gründer Kuder. Geht es nach Michael Reich, Global Head of Sales beim Grown-up LION Smart, ist die Reichweite aber nicht immer ausschlaggebend: „Wenn ich weiß, welche Strecken ich fahren muss, ist die Reichweite am Ende nicht mehr so dominant.“

3. Bis sich die Feststoffbatterie flächendeckend durchsetzt, wird es noch ein paar Jahre dauern.

„Die Feststoffbatterie wird kommen“, sagt CATL-Advisor Zentgraf, „die Frage ist nur wann.“ Entscheidend seien aus Herstellersicht die Validierung und das hohe Risiko hinsichtlich der Sicherheitskriterien im Fahrzeug, aber auch die Verfügbarkeit der Rohstoffe, die zudem im Sinne der Fair Battery beschafft werden müssten. Die nächste Batteriegeneration, so Zentgraf, werde aber zunächst günstiger, leichter und energiedichter sein. Zentgraf verweist auch auf den derzeit deutlichen Vorsprung chinesischer Hersteller bei der Batteriefertigung: „Wenn Du zu spät am Bahnhof ankommst, kann es sein, dass der Zug schon weg ist.“

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4. Wie sieht der perfekte Produktionsanlauf aus? Kurze Antwort: Es ist komplex.

In Arnstadt steht Europas erste und größte Produktionsstätte für Lithium-Ionen-Batterien. Auf einer Länge von 540 Metern erstreckt sich die Produktion vom Materialeingang bis zur fertigen Zelle. CATL-Advisor Zentgraf beschreibt die immensen Herausforderungen beim Hochfahren der Fertigung: In den Gebäuden brauche es Reinraumbedingungen, präzise Temperatursteuerung und niedrige Luftfeuchtigkeit, zudem sei der Energiebedarf enorm. Besonders komplex sei die Abstimmung der Produktion auf die Abrufzahlen und die Einhaltung der Qualitätsstandards bei der Herstellung mehrerer Millionen Zellen pro Jahr. „Jeder wünscht sich einen perfekten Produktionsanlauf, aber wenn es so einfach ginge…“, sagt Zentgraf.

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5. Lebensdauer schlägt Recycling: Batterien sollten möglichst lange in Verwendung bleiben.

Laut McKinsey werden im kommenden Jahrzehnt 100 Millionen Batterien aus E-Fahrzeugen ausgemustert, zitiert Atreus Partner Stefan Randak. Eine Antwort darauf kann laut Matthias Zentgraf das Recycling mit einer Rückgewinnungsquote von 98 Prozent für alte Batteriepacks sein. Doch das allein sei nicht die Lösung, sagt Bavertis-CEO Kuder: „Ziel muss es sein, die Batterien so lange wie möglich zu nutzen. Wir streben aktuell eine Verlängerung der Lebensdauer um 80 Prozent an.“ Den EU Battery Act, der die Nachhaltigkeit, Leistungsfähigkeit und Sicherheit von Batterien umfassend regeln soll, bezeichnet er als Schritt in die richtige Richtung. Denn derzeit sei die Produktion von Second-Life-Batterien äußerst komplex.

6. Eine nachhaltige Lieferkette für Batterien kann gelingen, erfordert aber die Zusammenarbeit aller Stakeholder.

Versorgungsengpässe, Preisschwankungen, ungleich verteilte Vorkommen, Probleme mit der Nachhaltigkeit: Die Rohstoffe für Batterien sind ein komplexer Faktor für die E-Mobilität, wie Atreus-Advisor Dr. Sabine Lutz betont. Erstens müsse eine nachhaltige Lieferkette transparent sein, was angesichts der Komplexität aber alles andere als trivial sei. Sie empfiehlt, sich Initiativen wie Catena-X (Rohstoffzertifizierung) oder Responsible Mining Assurance (verantwortungsvoller Bergbau) anzuschließen. Zweitens sei es sinnvoll, nach dem Motto „Local for local“ verstärkt auf regionale Lieferketten zu setzen – also Rohstoffe dort einzukaufen, wo sich die Produktion befindet. Und drittens seien Partnerschaften essenziell: OEMs und Zellhersteller müssten ihr strategisches Engagement in der vorgelagerten Supply Chain verstärken. Führende Hersteller, so Lutz, strebten bereits heute ein hohes Maß an vertikaler Integration an, „bis zur Mine“.

7. Batterie-Management-Systeme werden sich in den kommenden Jahren stark weiterentwickeln.

Batterie-Management-Systeme (BMS) sorgen dafür, dass Batterien weder zu voll noch zu leer sind, dass sie nicht zu schnell und nicht bei zu kalten Temperaturen geladen werden, erklärt Bavertis-Gründer Kuder. Innovative BMS behandeln zudem jede einzelne Batteriezelle individuell und könnten es perspektivisch ermöglichen, viele Batteriedaten im Feld zu sammeln. Derzeit kann nur die Spannung gemessen werden. „BMS müssen Ferndiagnose beherrschen“, sagt auch Batterieexperte Jens Pohl. Er sieht auch KI in BMS als große Chance. Und Michael Reich von LION Smart berichtet, dass sein Unternehmen dank einer Kooperation mit BMW auf mehrere Milliarden Kilometer Felderfahrung zurückgreifen kann.

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8. Die Batteriefertigung ist ein Beschäftigungsfaktor, mit dem man rechnen muss.

Von den rund 800.000 Beschäftigten in der Automobilindustrie könnte in den kommenden Jahren gut ein Viertel wegfallen, sagt Atreus Partner Randak. Ein spannendes Betätigungsfeld für Ex-Automotive-Mitarbeiter kann die Batterie(zellen)produktion sein. In Deutschland gibt es vor allem Werke in den neuen Bundesländern, in Baden-Württemberg und im Südosten Bayerns. Welche Beschäftigungsmöglichkeiten gibt es dort? Alles, was mit Modulen, Packs, Logistik oder Qualitätsmanagement zu tun hat, sei interessant, sagt Matthias Zentgraf; ebenso der Anspruch der Klimaneutralität – Stichwort: Umstellung auf Erneuerbare Energien –, was technisch gar nicht so einfach sei. Manuel Kuder von Bavertis sucht vor allem Embedded-Entwickler und Batteriechemiker, Michael Reich von LION Smart insbesondere „Menschen, die anpacken und Dinge erledigen. Leute, die den Überblick behalten und das Ziel vor Augen haben.“

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9. Passende Interim Manager haben im Bereich Batteriefertigung glänzende Aussichten.

Auch für Interim Manager ist die Batterieproduktion ein spannendes Betätigungsfeld: Viele von ihnen sind Generalisten. Experte Jens Pohl betont, dass gerade auf Entwicklungsseite ein großer Bedarf an Hard- und Softwareentwicklern besteht. Aber auch Projektleitungen für Entwicklung, Industrialisierung der Produktion oder Automatisierung sind in seinen Augen ein hervorragendes Betätigungsfeld für Manager auf Zeit. „Es geht ums Machen“, sagt Atreus Direktor Robert Minge, „die Industrie braucht keine großen Strategien, sondern Manager, die anpacken.“

Unsere Diskutanten

Der studierte Diplom-Ingenieur blickt auf zahlreiche Leitungstätigkeiten bei Herstellern (Daimler) und Zulieferern (Voith) und zuletzt als Geschäftsführer und heutiger Gesellschafter der Smart Battery Solutions GmbH zurück. Darüber hinaus begleitet er zahlreiche Aufsichtsrats-/Beiratsmandate innerhalb der produzierenden Industrie sowie bei bekannten Beratungsgesellschaften.

Die Smart Battery Solution GmbH ist ein mittelständischer, deutscher Anbieter von Batterielösungen in unterschiedlichen Anwendungsbereichen. Das Unternehmen wurde als Wachstums-Champion 2023 ausgezeichnet (Europe’s Fastes Growing Companies 2023). Das Motto des Unternehmens: Power immer und überall.

Der studierte Diplom-Ingenieur blickt auf zahlreiche Leitungstätigkeiten bei Zulieferern (Plastic Omnium, OSRAM) zurück und leitet heute den globalen Vertrieb der LION Smart GmbH.

LION Smart ist ein Unternehmen für Batterietechnologie, spezialisiert auf die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batteriesysteme für Elektrofahrzeuge. Durch die Gründung der TÜV Süd Battery Testing GmbH zusammen mit der TÜV Süd AG ist Lion Smart dabei, seine Tätigkeiten im Bereich der Batterieentwicklung weiter zu intensivieren.

Der promovierte Master of Science (Elektrotechnik, Neuroengineering) ist Co-Founder & CEO der Bavertis GmbH, einem Spin-off der Universität der Bundeswehr in München. Er gilt als Spezialist im Bereich der Batteriesteuerung. Neben seiner Aufbau- und Entwicklungstätigkeit für die Bavertis ist er weiterhin an der Universität der Bundeswehr tätig.

Bavertis ist ein Start-up-Unternehmen, das ein softwaregesteuertes Batterie-Ökosystem entwickelt, um die Batterielebensdauer von Elektrofahrzeugen um bis zu 80 % zu erhöhen. Dabei nutzt KI hochpräzise Batteriedaten, die vom eigenen Mikrochip in der Fahrzeugbatterie generiert werden.

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