Elektromobilität
25.12.2012

Ein Traum aus Lithium-Ionen

Foto: Litec
Bis 2020 sollen eine Million E-Autos auf deutschen Straßen fahren.

Batterien sind der Schlüssel für die Elektromobilität. Mit einer Hightech-Fabrik in der sächsischen Provinz wollen Daimler und Evonik zur Weltspitze aufschließen.

Eine Werkshalle im Gewerbegebiet von Kamenz: Von der Decke ragen ein Dutzend Metallrohre hinab. Sie glänzen silbrig und zischen. Der Linoleumboden ist blitzblank, die Atmosphäre nahezu klinisch. Passend dazu nähern sich zwei Männer mit Schutzbrillen und weißen Anzügen . Sie sehen aus wie Tatort-Profiler. Tatsächlich überwachen sie die viereckigen Behälter am Ende der zischenden Rohre. Dort werden Zutaten für Elektroden verrührt, die dann in Lithium-Ionen-Zellen wandern.

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Hausherr Henrik Hahn nickt zufrieden. Er ist Geschäftsführer von Litarion, einer Tochter des Chemiekonzerns Evonik. Und er macht hier in der sächsischen Provinz die Weltspitze zum Maßstab. Sein Ziel: „Innerhalb der nächsten zwölf Monate die Produktion von Lithium-Ionen-Zellen verzehnfachen, auf drei Millionen pro Jahr.“ Solch eine Ankündigung wäre noch vor wenigen Jahren undenkbar gewesen. Deutsche Unternehmen hatten sich Anfang der Neunziger Jahre aus Forschung, Entwicklung und Produktion von Batterien verabschiedet, weil sie keine Chance mehr sahen, mit den Billiganbietern aus Fernost mitzuhalten. Doch dann drehte sich das Bild: Industrieländer in Asien, Europa und den USA entdeckten Elektromobilität als Beitrag zum Klimaschutz. Die Bundesregierung setzte 2009 das Ziel, bis 2020 eine Million E-Autos auf deutsche Straßen zu bringen. Eine groß angelegte Studie der Unternehmensberatung Roland Berger prognostizierte schon für das Jahr 2015 bei den Antriebsbatterien weltweite Umsätze von acht bis zehn Milliarden Dollar.

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In Kamenz hat sich Evonik mit dem Autoriesen Daimler verbündet, um Batterien für Elek­tromobilität zu entwickeln. Das Joint Venture besteht aus drei Firmen und spiegelt die Architektur einer Lithium-Ionen-Batterie: Evonik Litarion produziert die Elektroden samt Separator und liefert sie an die Daimler/Evonik-Firma Li-Tec Battery. Die fertigt daraus Batteriezellen für die Daimler-Tochter Deutsche Accumotive. Die schließlich baut komplette Batterien. Seit dem Jahr 2007 wird in Kamenz an der Produktion gefeilt. Jeder Schritt wurde einzeln ausgetüftelt, „notfalls von Hand“, sagt Hahn.

Herzstück ist der Trockenraum

In einer Beschichtungshalle sprühen Roboter einen Mix aus verschiedenen metallischen Pulvern hauchdünn auf Bahnen von Metallfolien, eine Kupferfolie für die Anode und eine Aluminiumfolie für die Kathode. Die beschichtete Folie durchläuft einen rund 40 Meter langen Industrieofen. „Drinnen wird die Flüssigkeit verdampft, die Feststoffe bleiben an der Folie haften“, erklärt Produktionsleiter Andre Mecklenburg. Im Anschluss wird die Rückseite der Folie beschichtet und getrocknet, bevor rechteckige Elektroden ausgeschnitten werden.
Herzstück des Werks ist der Trockenraum, eine kleine fensterlose Halle innerhalb des Gebäudekomplexes. Zutritt hat nur geschultes Personal. Im Inneren herrscht eine spezielle, sehr trockene Atmosphäre. „Wasser ist der natürliche Feind der Elektrochemie“, sagt Mecklenburg. Drinnen fertigen Mitarbeiter aus Elektroden, Separator und Elektrolyt die Batteriezellen: flache, ungefähr DIN-A4-große Päckchen.
Der Trockenraum ist Überbleibsel eines geplatzten Speichertraums. Die Firma Ionity wollte in Kamenz bereits vor zehn Jahren eine Massenproduktion für Lithium-Ionen-Akkus aufbauen. Für rund 70 Millionen Euro wurde eine moderne Fabrik errichtet, allein 20 Millionen Euro steuerte der Freistaat Sachsen bei. Bevor die Produktion richtig losgehen konnte, ging das Geld aus.

Die Geschichte soll sich nicht wiederholen. Evonik investierte 150 Millionen Euro in die integrierte Produktion, Daimler steuerte ebenfalls Kapital bei. Mittlerweile arbeiten 500 Menschen in den drei Firmen in Kamenz. Doch die Gretchenfrage bleibt: Können deutsche Hersteller den Vorsprung der etablierten asiatischen Konkurrenz überhaupt aufholen? „Was die Elektromobilität angeht, ist das Rennen offen“, sagt Hahn. Es werde zwar gern behauptet, dass bei Batterien insbesondere Japaner die Nase generell vorn haben. Doch das sei „schlicht Quatsch“, sagt der Firmenchef selbstbewußt.
Akkus für Handys oder Laptops seien zwar eine Domäne der Asiaten – aber nicht mit Hochleistungsbatterien für Elektroautos vergleichbar. „Das sind andere Materialien, andere Prozesse, einfach ein völlig anderes Segment“, betont der studierte Verfahrenstechniker.
Die Batteriehersteller experimentieren mit verschiedenen chemischen Komponenten, etwa für Anode und Kathode. Je nach Materialkombination gibt es mehr Reichweite oder eine schnellere Ladefähigkeit. Evonik setzt auf den selbst entwickelten Separator, eine einer Plastiktüte ähnliche, weiße Folie. In der Zelle trennt sie die Elektroden voneinander und verhindert so Kurzschlüsse. Andere Unternehmen verbauen einfache Kunststofffolien, die nicht hitzebeständig sind. Der Evonik-Separator ist keramikbeschichtet und soll bis zu 700 Grad aushalten können. „Damit können unsere Zellen selbst außergewöhnliche Betriebszustände überstehen“, weiß Hahn.

E-Auto zunächst für die Stadt

Testen lässt sich das ab September 2012 im neuen Smart Fortwo electric drive, für den das Kamenzer Werk exklusiv die Antriebsbatterien liefert. Als erster deutscher Hersteller bringt Mercedes mit dem Smart ein rein batteriegetriebenes Fahrzeug in großen Stückzahlen auf den Markt. Elektroautos in Großserie gab es bislang nur bei Renault, Nissan oder Mitsubishi.
Der E-Smart kann mit der in Kamenz gefertigten Batterie laut Daimler mehr als 140 Kilometer fahren: ein guter Wert.
Evonik-Manager Hahn kann sich mittelfristig 150 bis 200 Kilometer mit Lithium-Ionen-Batterien vorstellen. Viel mehr ist mit der aktuellen Batterietechnik nicht möglich, die Autos würden sonst zu schwer. „Aber das reicht schon für die Bedürfnisse der meisten Menschen“, sagt Hahn. Das Elektroauto wird auf absehbare Zeit also ein Stadtauto bleiben. Auch darum entwickelt Daimler intensiv an der Brennstoffzelle. Die ist mit mit einem Elektroantrieb vergleichbar, nur dass die Energie im Wasserstoff gespeichert ist. Brennstoffzellen-Fahrzeuge können mit einer Ladung Wasserstoff 500 Kilometer und mehr fahren. Neben der Reichweite werden Qualität und vor allem der Preis darüber entscheiden, welcher Hersteller sich auf dem Batteriemarkt etablieren kann. Bei aktuell mehr als 500 Euro pro Kilowattstunde kostet die Batterie für einen Kleinwagen schnell 7.000 Euro.
Die Preise sinken allerdings. „2015 sind 250 Dollar pro Kilowattstunde möglich“, prognostiziert Wolfgang Bernhart, Senior Partner bei Roland Berger.
Die Massenproduktion macht es möglich. In den USA, Japan und Südkorea bauen Firmen wie NEC, LG und A123 riesige Batteriefabriken, deutlich größer als das Joint Venture in Kamenz. Noch übertreffen die Produktionskapazitäten die Nachfrage bei weitem. Bernhart rechnet deshalb mit einer Konsolidierung. „Langfristig wird es sechs oder acht Hersteller geben, die 80 Prozent des Marktes kontrollieren.“ Als einziger deutscher Hersteller könne Bosch dabei eine Rolle spielen.
Für den Standort Kamenz ist das eigentlich eine niederschmettende Prognose. Doch Geschäftsführer Hahn bleibt gelassen. Auch der soeben abgeblasene Evonik-Börsengang bringt ihn nicht aus der Ruhe. Sein eigener Bereich entwickele sich sehr dynamisch: „Wir sind mit unserem Partner jedenfalls gut aufgestellt.“

Karsten Wiedemann
Keywords:
E-Mobilität | Lithium-Ionen-Batterien | Elektroauto | Elektromobilität
Ressorts:
Technology

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