Hier geht BMW den nächsten Schritt zur Neuen Klasse

Reichweite, Fahrleistung und Ladezeit: Das sind die zentralen Eigenschaften eines Elektroautos – verantwortlich dafür ist die Batteriezelle. Ein fachlich tiefes Verständnis rund um die Batteriezellproduktion zu haben, ist ein entscheidender Erfolgsfaktor in der Elektromobilität. Das haben auch die Entscheider bei BMW längst erkannt. Mit der Investition in ein Cell Manufacturing Competence Center (CMCC) in Parsdorf bei München setzt der bayerische Premiumhersteller nun zum technologischen Weitsprung an und treibt die Entwicklungsgeschwindigkeit am Standort Deutschland voran. 200 Patente meldete der Münchner Autobauer rund um die neue Batterietechnologie bereits an und ist damit im Branchenvergleich im Spitzenbereich.

So will BMW die Wertschöpfungskette der Batteriezelle verbessern

Bereits 2008 hatte sich die BMW Group auf den Weg gemacht, die Batteriezelle zu erforschen, gründete 2017 eigens das Kompetenzzentrum BCCC in München, stellte erste Batteriezellen aus einhundert Prozent sekundärem Kathodenmaterial her und entwickelte Neues von Grund auf selbst: vom Materialeinkauf über die Vorprodukte, die verschiedensten Zellentypen und -formate bis hin zum Test unter Extrembedingungen. Hier bündelt der bayerische Autobauer seine Experten aus Einkauf, Entwicklung und Produktion, die intensiv mit Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft sowie der Startup-Branche kollaborieren. Gemeinsam schufen sie die Grundlage für eine industrielle Anwendung, wie sie jetzt an der Pilotlinie im CMCC nachvollziehbar ist.

Das CMCC übernimmt bei der Verbesserung der Wertschöpfungsprozesse der Batteriezelle eine entscheidende Rolle. In der Pilotlinie fokussieren sich die Autobauer auf jeden einzelnen Produktionsschritt und sichern die Produzierbarkeit von Lithium-Ionen-Batteriezellen unter Großseriengesichtspunkten bezüglich Qualität, Effizienz, Kosten und Ökologie ab.

Gemeinsam mit ihren Zulieferern führt die BMW Group die Batteriezelle hier zur Serienreife, um sie schließlich auch von ihnen produzieren zu lassen. Die Philosophie dahinter: „Es kommt nicht darauf an, dass BMW eine eigene Zellproduktion aufbaut. Dazu gibt es bereits einige etablierte Batteriehersteller, die über eine entsprechende globale Infrastruktur verfügen“, betont BMW-Produktionsvorstand Milan Nedeljkovic. „Für uns ist es sehr wichtig zu wissen, was genau wir von unseren Lieferanten wollen.“

Dazu geht der Blick auch schon in Richtung Zukunft: Neben den aktuellen Lithium-Ionen-Batterien entwickelt BMW mit seinen Partnern bereits an Feststoffbatterien (All-Solid-State-Batteries, ASSB), die als zukünftige Meilensteine in der Batterietechnologie gelten.

Im CMCC beginnt die Zellfertigung mit der Produktion der Elektroden. Hier wird das Grundmaterial, bestehend aus Graphit für die Anode und Nickeloxiden für die Kathode, mit Bindern und Lösemitteln in einem exakt bemessenen Verhältnis zueinander dosiert und gemischt.

Dieses Gemisch namens Slurry wird auf hauchdünne Metallfolien aufgetragen und nach dem Trocknen verdichtet. Dieser Prozess, der für die Energiedichte und eine homogene Beschichtung verantwortlich ist, heißt in der Fachsprache Kalandrieren und beeindruckt durch eine Presskraft vom Gewicht eines Airbus A380. Aus den beschichteten Folien entstehen gewickelte, sogenannte Jelly Rolls, die sich in einem Zellgehäuse positionieren. Mit Elektrolyth befüllt, werden diese nun erstmals geladen und abschließend auf ihre Funktion und Qualität geprüft. Was so simpel klingt, ist in der Praxis durchaus herausfordernd: Mit über 3.000 Ursache-Wirkzusammenhängen ist kaum ein Bauteil komplexer als die Batteriezelle.

Inzwischen ist das Musterbeispiel einer BMW-Batteriezelle klar definiert: Sie ist zylinderförmig, exakt 422 Gramm schwer, hat einen Durchmesser von 46 Millimetern und es gibt sie in den beiden Höhen 95 und 120 Millimeter. Ab dem Jahr 2025 wird sie in den Modellen der Neuen Klasse eingesetzt. Die Batteriezelle soll – abhängig vom Modell – bis zu 30 Prozent mehr Reichweite einbringen als bisher.

Das CMCC Parsdorf verfügt über hohe ökologische Standards: Es wird fossilfrei über regenerativ erzeugten Strom betrieben, unter anderem mithilfe von Photovoltaik-Anlagen auf dem Dach des Gebäudes. Auch die Wärme wird regenerativ erzeugt: mit Grundwasser- und Luftwärmepumpen.

Auch in der Lieferkette wird darauf geachtet, dass der CO2-Footprint und der Verbrauch an Ressourcen für die Herstellung so niedrig wie möglich sind. Für die Serienproduktion der Batteriezellen liefern die Zellersteller bereits heute Batteriezellen mit Anteilen von Sekundärrohstoffen wie Nickel, die aus verschiedenen Altbatterie-Quellen, unter anderem Produktionsabfällen, stammen. Langfristig strebt BMW den umfassenden Wiedereinsatz der verwendeten Rohstoffe in kreislauffähige Hochvoltbatterien an.

Zusammen mit den Verpflichtungen ihrer Zelllieferanten, für die Produktion ausschließlich Grünstrom aus erneuerbaren Energien zu verwenden, will die BMW Group den CO2-Footprint in der Batteriezellproduktion um bis zu 60 Prozent gegenüber der aktuellen Generation von Batteriezellen reduzieren.