Größte Einsparpotenziale gibt es bei der Formierung der Zellen, die derzeit noch zehn Stunden pro

Größte Einsparpotenziale gibt es bei der Formierung der Zellen, die derzeit noch zehn Stunden pro Zelle dauert sowie bei der Beschichtung, deren Prozess auf wässrigen Lösungen aufgebaut werden sollte. - Bild: ZSW /  M.Duckek

Produktion: Herr Tillmetz, worauf wird bei einer perfekten Batteriezellenfertigung geachtet?
Werner Tillmetz: Betrachtet man eine heutige kommerzielle Produktion für Batte¬rien – die derzeit in Asien stattfindet – handelt es sich um einen 24/7-Betrieb. Das hat sehr viel mit Qualität und Ausbeute zu tun. Denn sobald eine Anlage gestoppt wird, muss man alles wieder kompliziert einstellen – deswegen will man solch einen Prozess nie stoppen. Nur so erhält man die höchste Ausbeute und die beste Qualität der Zellen. Kommt nun jemand mit einem neuen Material oder einem neuen Prozessschritt, dann will der Produzent seine Anlage nur sehr ungern anhalten, nur um etwas Neues auszuprobieren – das ist schlichtweg viel zu teuer.

Produktion: In Asien läuft die Produktion, doch wie sieht es bei uns aus?
Werner Tillmetz: In der westlichen Welt gibt es sehr wenig Know-how zur Zellfertigung. Doch für die Automobilhersteller ist es extrem wichtig, einen sehr detaillierten Einblick in die Produktion von Zellen für Fahrzeuge zu haben. Idealerweise sollte die hier in Deutschland sein, dann haben wir den besten Einblick. Denn die OEMs wollen wissen, worauf sie achten müssen, damit die Qualität auch gut ist und an welchen Schrauben der OEM drehen kann, damit die Kosten zu reduzieren sind. Das kann er aber nur machen, wenn er ein durchgängiges Know-how hat, wie so ein Prozess funktioniert. Dieses Know-how kann er in unserer Anlage erhalten. Das ist der Hintergrund, um zu erkennen, an welchen Schrauben man drehen kann, um die Qualität zu verbessern.

Produktion: Was ist für die Herstellungskosten entscheidend?
Werner Tillmetz: Eine geringstmögliche Ausfallrate ist entscheidend. Beherrscht man den Prozess und er läuft Tag und Nacht stabil, dann bekommt man eine sehr hohe Ausbeute. Fehler im System kosten unglaublich viel Geld. Bei so einer Produktion möchte man möglichst eine 100 %-ige Ausbeute erreichen. Zudem ist die Abschreibung der Anlagen ein ganz entscheidender Kostenfaktor. Also: Umso mehr Zellen ich in einer gewissen Zeit produzieren kann, desto günstiger ist es. Denn solche Gesamtanlagen kosten hunderte von Millionen. So ist es entscheidend zu verstehen, welcher der Prozesse der Kostentreiber ist und was man verändern kann, um die Anlage schneller, einfacher oder billiger zu machen. So etwas kann man an unserer Forschungsplattform herausfinden.

Produktion: Bei welchem Prozess gibt es das größte Potenzial?
Werner Tillmetz: Sehr teuer ist die Formierung, einfach weil dieser Prozess sehr lange dauert. Denn jede Zelle muss über einen Zeitraum von etwa zehn Stunden formiert werden. Somit blockiert jede einzelne Zelle die Anlage für diese Zeit. Das hat zur Folge, dass man ganz viele Anlagen parallel schalten muss. Die Lösung liegt allerdings eher in der Elektrochemie, anlagentechnisch hat man das gut im Griff.

Produktion: Gibt es weitere Einsparpotenziale?
Werner Tillmetz: Kosten sparen kann man auch bei der Beschichtungsanlage, die für viele Materialien mit einem organischen Lösungsmittel betrieben wird. Organische Lösungsmittel heißt: Ich muss die Lösungsmittel wieder absaugen, aufbereiten und zu 100 Prozent recyceln. Das kostet Geld. Kann ich so einen Prozess auf wässrigen Lösungen aufbauen, spare ich viel Geld.

Produktion: Wie nahe ist die Serienproduktion der Zellen in Deutschland?
Werner Tillmetz: Das ist eine industriepolitische Frage: Zum einen ist solch eine Zelle ein strategisches Bauteil, das sowohl die Kosten als auch die Qualität des Autos, die Lebensdauer und die Reichweite bestimmt. Ganz viele Eigenschaften der Zelle gehen direkt auf das Auto über. Wer die beste und kostengünstigste Zelle hat, der hat auch das beste Elektroauto. Somit muss ich als OEM sicherstellen, an die besten Zellen zu gelangen. Stand heute: Die OEMs bekommen sehr gute Zellen aus Asien. Es gibt auch einen guten Wettbewerb zwischen Samsung, Panasonic, LG und anderen, da stimmen Qualität und der Preiskampf, so dass die Zellen vergleichsweise preiswert zu haben sind. Von daher sind viele OEMs ganz zufrieden.

Produktion: Demnach lohnt sich eine Fertigung hierzulande erst gar nicht?
Werner Tillmetz: Doch, denn der zweite Aspekt ist die Langfristigkeit. Schließlich generiert man ja eine Abhängigkeit, so wie heute bei den Solarzellen, die nur noch aus China kommen. Da werden dann Preise und Qualität diktiert und ich kann vielleicht nicht mehr frei entscheiden, ob ich überhaupt noch die beste Qualität bekomme. Oder ist es eben doch besser, hier in Deutschland die Fertigung und damit den Zugriff auf die beste Technologie zu haben. Das ist die langfristige Denkweise plus – was als politischer Aspekt noch dazukommt – wie viel Wertschöpfung denn am Ende in Deutschland stattfindet. Denn bestimmte Komponenten fallen ja Stück für Stück weg – Kolben, Zylinder, Einspritzpumpen – wenn man einen Verbrennungsmotor durch einen Elektromotor ersetzt.

Produktion: Das wirft neue Fragen auf…
Werner Tillmetz: Ja, denn dann heißt es: Was sind die alternativen Arbeitsplätze? Es ist aus politischer Sicht auf jeden Fall ein starker Wunsch da, eine Zellproduktion in Deutschland zu etablieren. Aber das ist an ein sehr großes finanzielles Engagement gebunden. Die Frage ist nur: Von wem? Ohne Unterstützung der öffentlichen Hand geht es auf jeden Fall nicht.

Produktion: Wie weit sind wir denn derzeit?
Werner Tillmetz: Wir sind mittlerweile auf Augenhöhe mit den Asiaten, weil in den letzten fünf bis sechs Jahren sehr viel geforscht worden ist. Und vom Anlagenbau sind wir in Deutschland ohnehin sehr gut aufgestellt.

Produktion: Wann könnte somit die Serienproduktion hierzulande starten?
Werner Tillmetz: Man muss mit mindestens fünf Jahren Vorlauf rechnen, da der automobile Entwicklungszyklus bei fünf Jahren liegt. Die Automobilindustrie ist neben dem Maschinenbau Schlüsselindustrie in Deutschland. Deshalb müssen wir diese Schnittstelle von der Zelle zur Autoindustrie beherrschen. Da muss man den Einblick haben, um nicht abgehängt zu werden. Zumal auch noch Akteure wie Google oder Apple mit Elektroautos in den Markt einsteigen wollen.

Das ZSW in Ulm

Batteriezellenfertigung: Am Zentrum für Solarenergie und Wasserstoff findet die durchgängige Zellfertigung von Batterien statt. Die Anlage ist über zweieinhalb Jahre aufgebaut worden. Seit Januar werden hier große, prismatische Zellen gebaut.Automobilhersteller wie Daimler und BMW beteiligen sich an der Forschungsanlage.

Dietmar Poll