Lithium-Ionen-Technologie von SB LiMotive Antriebsbatterie der Zukunft Kosten, Energiedichte und…

Stuttgart

Lithium-Ionen-Technologie von SB LiMotive Antriebsbatterie der Zukunft – Kosten, Energiedichte und Sicherheit im Fokus

Start der Großserienproduktion für Batteriezellen im Jahr 2011
650 Mitarbeiter in allen drei Weltregionen tätig
Weiterer Aufbau von Entwicklungs- und Fertigungskapazitäten
Entwicklung von Batteriesystemen in Stuttgart

Nahezu alle Automobilhersteller und Zulieferer sind sich einig, dass der Energiespeicher für künftige Hybrid- und Elektrofahrzeuge eine Batterie mit Lithium- Ionen-Technologie sein wird. Denn sie bietet im Gegensatz zu anderen Batterietechnologien die besten Entwicklungsperspektiven. „Die Anforderungen der Automobilbranche an diese Technologie sind hoch. Die Ingenieure bei SB LiMotive kommen den Entwicklungszielen zügig Schritt für Schritt näher“, so Dr. Joachim Fetzer, Executive Vice President von SB LiMotive, einem Gemeinschaftsunternehmen von Bosch und Samsung SDI.
Als erster Automobilhersteller hat sich BMW entschlossen, für das rein elektrisch angetriebene Megacity Vehicle Batteriezellen von SB LiMotive zu beziehen. Außerdem steuert SB LiMotive die Batteriezellen für das BMWElektrofahrzeug Concept ActiveE bei, mit dem BMW ab 2011 eine Erprobungsflotte aufbauen wird. „Darüber hinaus sind wir mit einer Vielzahl von Autoherstellern in erfolgversprechenden Gesprächen über die Lieferung von Zellen und Batterien für Hybrid- und Elektrofahrzeuge“, so Fetzer weiter.

Herausforderung Batteriekosten

Die Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Batterie konzentriert sich im Wesentlichen auf fünf Punkte: Kosten, Energie- und Leistungsdichte, Sicherheit und Lebensdauer. Der Erfolg von Elektrofahrzeugen beim Endverbraucher hängt hauptsächlich vom Kaufpreis ab. Die Batterie wird die teuerste Komponente im Elektrofahrzeug sein. SB LiMotive visiert für das Jahr 2015 einen Preis von 350 Euro pro Kilowattstunde an, womit eine Batterie mit 35 Kilo- Juli 2010 wattstunden Kapazität rund 12 000 Euro kosten würde. Mit zunehmenden Stückzahlen reduzieren Skaleneffekte dann in den Folgejahren die Kosten. „So sind die Stückkosten für die Lithium-Ionen-Batterie eines Herstellers mit Kapazitäten für 50 000 bis 100 000 Packs ? im Vergleich zu einem Hersteller mit 500 000 Packs im Jahr ? von vorneherein mit 500 Euro mehr an Entwicklungskosten belastet“, rechnet Fetzer vor.

Erfolgskriterium Reichweite

Ein weiteres Erfolgskriterium ist die Reichweite eines Elektrofahrzeugs, die stark von der Energiedichte der Batteriezelle abhängt. Zielsetzung ist, die Energiedichte um den Faktor 2 zu verbessern. So sollen Reichweiten um die 200 Kilometer realisiert werden, wie sie vom Endverbraucher gefordert werden. „Bei der Verbesserung der Energie- und Leistungsdichte werden in erster Linie die Materialien der Zellenchemie optimiert“, so Fetzer weiter. Mit Verbesserung der Energiedichte können auch Gewicht und Größe der Lithium- Ionen-Batterie reduziert werden. Für ein Fahrzeug mit 100 bis 150 Kilometern Reichweite hätte sie nach heutigem Entwicklungstand die Größe des Kofferraums eines Autos der Golf-Klasse. Bei 35 Kilowattstunden Kapazität sind das rund 350 Liter Volumen und ein Gewicht von zirka 350 Kilogramm.
Schlüsselthemen Lebensdauer und Sicherheit
Auch soll die Batterie ein Autoleben lang halten. Das bedeutet bei der Batterie für ein Hybridfahrzeug mehr als eine Million Ladezyklen, denn der Hybrid wechselt sehr häufig zwischen Entladen und rekuperativem Laden. Bei Batterien für das Elektroauto zielt SB LiMotive auf 1 500 bis 2 000 Vollladezyklen, was bei einer Reichweite von 150 bis 200 Kilometern je Batterieladung einer Fahrleistung von zirka 300 000 Kilometern entspricht. Mit einer kalendarischen Lebensdauer von mehr als zehn Jahren wäre die Batterie zudem keine Servicekomponente, sofern in dieser Zeit die verfügbare Batteriekapazität nicht unter 80 Prozent der Ursprungskapazität sinkt. Auch die Sicherheit der Batterietechnik muss an die hohen Ansprüche in der Automobiltechnik adaptiert werden. Hier spielen Materialien mit hoher Eigensicherheit eine wesentliche Rolle, wie zum Beispiel ein Shut-Down-Separator, der den Stromfluss in Juli 2010 der Zelle bei unzulässig hohen Temperaturen unterbricht. Beim Batterie-Pack steht die Überwachung der Zellen im Mittelpunkt: Strom und Spannung sowie Temperatur und Ladezustand werden über das Batterie-Management-System kontinuierlich erfasst und geregelt. So wird die Batterie vor zu starker Entladung oder Überhitzung geschützt. Ein ausgeklügeltes Thermomanagement sorgt dafür, dass die Batterie stets in einem optimalen und damit sicheren Temperaturbereich arbeitet und eine sichere Funktion unter allen Betriebszuständen gewährleistet ist. Eine konstante Betriebstemperatur um die 35 bis 40°C sorgt auch für eine kontinuierliche Leistungsfähigkeit der Batterie. Niedrigere Temperaturen führen zu Leistungseinbußen, höhere Temperaturen zu verkürzter Lebensdauer.

Mit 650 Mitarbeitern international vertreten

SB LiMotive wurde im September 2008 von Bosch und Samsung SDI gegründet. Beide Unternehmen investieren bis 2013 rund 500 Millionen US-Dollar in das 50:50-Joint-Venture. Das Unternehmen startete 2008 mit 140 Mitarbeitern. Heute ist SB LiMotive in allen drei Weltregionen mit rund 650 Mitarbeitern vertreten. An den koreanischen Standorten Giheung ist die Unternehmenszentrale sowie die Zellentwicklung und in Ulsan die Produktion mit zusammen rund 360 Experten angesiedelt. In Ulsan wurde in einem Zeitraum von zwölf Monaten ein Produktionsstandort mit Fertigungsanlagen für Batteriezellen aufgebaut. Hier wird ab 2010 die Fertigung für Lithium-Ionen-Zellen für Vorserienprojekte und 2011 die Großserienfertigung starten. In Stuttgart-Feuerbach hat die deutsche Tochter von SB LiMotive mit rund 100 Mitarbeitern ihren Sitz. Hier befinden sich die Entwicklung der Batterie-Packs und -Systeme sowie der Musterbau für Prototypen. Von Deutschland aus wurde zwischenzeitlich auch ein weltweites Team für Verkauf, Marketing und die Betreuung der Kundenprojekte aufgebaut.
In den USA hat SB LiMotive 2009 das Unternehmen Cobasys mit den beiden Standorten Orion und Springboro akquiriert. Hier werden gegenwärtig nicht nur Nickel-Metallhydrid-Batterien gefertigt, um Lieferverpflichtungen aus der Zeit vor dem Kauf durch SB LiMotive zu erfüllen, sondern auch Kunden bei der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batteriesystemen unterstützt. In den kommenden Jahren sollen in Ulsan etwa 1 000 Stellen in der Produktion von Lithium-Ionen-Batterie-Zellen geschaffen werden. Bis 2012 plant SB LiMotive die Kapazität der Zellenfertigung bis auf gut 600 000 Kilowattstunden pro Jahr hochzufahren, ausreichend für 20 000 Elektrofahrzeuge. „Mit dem nächsten Großserienauftrag werden wir zusätzliche Fertigungskapazitäten für Zellen und Packs in Europa oder den USA aufbauen ? je nachdem, wo weitere Kunden angesiedelt sein werden“, so Fetzer weiter.

Ansprechpartner für
Journalisten:
Michael Mack
michael.mack3@de.bosch.com
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