Batterieforschung Volkswagen

Vor ihrem Weg auf die Straße müssen Fahrzeugbatterien zahlreiche Tests in den Laboren der Hersteller überstehen. (Bild: Volkswagen)

Warren ist eine seelenlose 140.000-Einwohner-Stadt eine halbe Stunde außerhalb von Detroit. General Motors betreibt hier eines der modernsten Testlabore für Akkutechnik. Wie viele andere Autobauer hat sich der Gigant aus Michigan mit seinen verschieden Marken längst für den Umstieg in die Elektromobilität entschieden. Das Herz dieser Elektroautos sind nicht die weitgehend blassen E-Motoren, sondern die Batteriepakete, die zwischen den beiden Achsen ihr hartes Tagwerk verrichten. In Warren testet General Motors seine Akkupakete bis ins Kleinste – ein Marterprogramm, das seinesgleichen sucht.

GM unterzieht Akkus Marter-Programm

„Die Batterien werden hier bei uns rund drei Jahre getestet, bevor sie in die Fahrzeuge kommen“, erläutert Eric Roor, verantwortlich für den Betrieb der dortigen Batteriesysteme. Das Marterprogramm in dem grauen Flachbau findet sieben Tage die Woche statt – 24 Stunden am Tag. 500 Personen nehmen die Batterien auseinander, fügen diese wieder zusammen, diskutieren mit Zulieferern wie LG Chem, lassen die Akkus frieren und erhitzen sie – immer wieder aufs Neue.

Für die Tests gibt es gigantische Klimakammern von CZS Cincinnati, in denen den Akkumodulen heftig zugesetzt wird. „Wir können die Bedingungen hier variabel verändern – von fünf bis 95 Prozent Luftfeuchtigkeit und das in einem Temperaturspektrum von minus 67 bis plus 89 Grad Celsius“, erläutert Eric Boor und verschließt die gigantischen Doppeltüren der Klimakammer wieder, „doch wir testen natürlich nicht nur hier im Labor, sondern auch in den Autos. Immer wieder kommen die Batteriepakete in Prototypen; werden auf der Straße und im Gelände hart rangenommen.“

Derzeit werde in der Kammer ein doppelstöckiges Akkupaket aus dem Hummer EV gemartert – 910 Kilogramm schwer und 208 kWh stark, so Boor. Für die Offroader gibt es eine gigantische Rüttelplatte, die fünf Tonnen Gewicht mit bis zu 2.000 Hertz bewegen kann – so soll es auch beim Vorzeige-Offroader GMC Hummer keine bösen Überraschungen geben. Eric Boor: „Es gibt ein klares Ziel: der Kunde will in acht bis zehn Minuten ein vollgeladenes Auto - wie bei einem Verbrenner. Daran arbeiten wir mit Hochdruck.“

BMW fokussiert Batterie-Wertschöpfung

Rund 9.000 Kilometer weiter östlich sieht es bei BMW nicht viel anders aus. In München befinden sich das Pilotwerk für E-Antriebe sowie das Kompetenzzentrum Batteriezelle, in dem die BMW Group die Wertschöpfungsprozesse der Batteriezelle analysiert und die eigenen Produktionsprozesse vorantreibt. In diesem Herbst wird BMW in Parsdorf bei München das neue Kompetenzzentrum für Batteriezellfertigung eröffnen. Auf 15.000 Quadratmetern wollen die Bayern die Industrialisierung künftiger Generationen von Hochleistungsbatteriezellen erproben. Im Gegensatz zu so manchem Konkurrenten kauft BMW die Akkus bei Firmen wie CATL ein.

Durch das Kompetenzzentrum soll die Abhängigkeit jedoch im Rahmen gehalten werden. Die Pilotlinie im Kompetenzzentrum ermöglicht die Wertschöpfungsprozesse der Zelle vollständig zu analysieren und zu verstehen. „Mit dem Kompetenzzentrum für Batteriezellfertigung in Parsdorf gehen wir den nächsten konsequenten Schritt, um den gesamten Wertschöpfungsprozess für Batteriezellen in seiner Tiefe zu durchdringen“, erläutert Markus Fallböhmer, Leiter der E-Antriebsproduktion, „nach der erfolgreichen Implementierung des Kompetenzzentrum Batteriezelle fokussieren wir jetzt auf die Produktionsprozesse. So können Experten der BMW Group auf Augenhöhe mit den Zellherstellern diskutieren und Prozesse und Technologien optimieren.“

Volkswagen testet in Salzgitter

Im Gegensatz dazu entwickelt und produziert Volkswagen für seine verschiedenen Marken wesentliche Komponenten des Elektroautos selbst, produziert eigene Module oder kauft bei Zulieferern ein. In Salzgitter hat VW dafür eines der modernsten Labore für Zellforschung in Europa eröffnet. Bis 2025 soll hier die Volkswagen Einheitszelle vom Band laufen. In insgesamt vier Laboren arbeiten 250 Experten in Bereichen wie Zellentwicklung, Analytik und Tests. „Mit den neuen, hochmodernen Laboren bauen wir unsere Entwicklungs-, Prozess- und Fertigungskompetenz für die Batteriezelle – dem Herzstück des E-Fahrzeugs – weiter aus. Der Volkswagen Standort Salzgitter zeigt, wie die Transformation der deutschen Automobilwirtschaft von konventionellen Antrieben zur E-Mobilität gelingen kann“, so Thomas Schmall, VW-Konzernvorstand Technik. Bis 2030 will der Volkswagen Konzern in Europa gemeinsam mit Partnern sechs Zellfabriken mit einer Produktionsleistung von 240 GWh betreiben. In Salzgitter werden perspektivisch Zellen mit einer Jahreskapazität von 40 GWh gefertigt.

Die neue Einheitszelle soll Synergien nutzen und die Batteriekosten um mindestens die Hälfte reduzieren. Das Testzentrum in Salzgitter zeichnet für die konzernweite Materialerprobung, Freigabeprüfungen, Qualitätssicherung und Serienüberwachung von Zellen verantwortlich. Aktuell sind von den 500 Mitarbeitern etwa 160 mit der Zellentwicklung beschäftigt. Bis Ende 2022 soll sich die Zahl der Mitarbeiter verdoppeln. Die Labore ermöglichen auf einer Fläche von 2.500 Quadratmetern Testprogramme mit bis zu 200 verschiedenen Analyseverfahren.

Was Mercedes mit dem eCampus plant

Ein ähnliches Kompetenzzentrum ist auch bei Mercedes auf dem Gelände des Stammwerks in Stuttgart-Untertürkheim entstanden. Der neue eCampus soll ab 2023 schrittweise in Betrieb genommen werden und zum Start unter anderem eine Fabrik zur Kleinserienfertigung von Batteriezellen beherbergen. Bis Mitte der Dekade werden ein sogenanntes Battery Safety Lab sowie verschiedene Prüfstände für das Testen und die Erprobung neuer Batteriegenerationen den eCampus komplettieren. Bereits im vergangenen Jahr hat die erste Akkufabrik in Hedelfingen ihren Betrieb aufgenommen. Der neue eCampus von Mercedes umfasst eine Fläche von mehr als 30.000 Quadratmetern.

Mercedes-Entwicklungsvorstand Markus Schäfer: „Die am Standort Untertürkheim entwickelten Komponenten werden eine Schlüsselrolle einnehmen. Schon heute entwickeln wir hier nicht nur Teile unserer elektrischen Antriebe, sondern forschen auch in unseren Laboren an den Zellchemien der Zukunft und erproben diese bis zur Produktionsreife. Am neuen eCampus werden wir unsere umfassenden Entwicklungskompetenzen über den gesamten elektrischen Antrieb hinweg künftig noch effektiver bündeln können.“

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