„Mit der neu entwickelten sechsten Generation unserer Lithium-Ionen-Zellen steht ein enormer Technologie-Sprung bevor: Die Energiedichte wird um mehr als 20 Prozent erhöht, die Ladegeschwindigkeit um bis zu 30 % gesteigert und die Reichweite um bis zu 30 % verbessert“, sagt Frank Weber, Mitglied des Vorstands der BMW AG für Entwicklung. „Zudem verringern wir die CO2-Emissionen in der Zellproduktion um bis zu 60 %.“
Um den Bedarf langfristig abzudecken, werden mit Partnern Batteriezellfabriken mit einer jährlichen Kapazität von jeweils bis zu 20 GWh an sechs Standorten aufgebaut: zwei in China, zwei in Europa und zwei in USMCA. Zudem wurde für die CO2-reduzierte Herstellung mit den Partnern vereinbart, dass sie bei den Rohstoffen Lithium, Kobalt und Nickel anteilig Sekundärmaterial einsetzen und in der Produktion Grünstrom verwenden.
Für die Produktion der neuen BMW Batteriezellen hat die BMW Group Aufträge in Höhe eines zweistelligen Milliarden-Eurobetrags vergeben. Dank des umfassenden Inhouse-Know-hows aus dem eigenen Kompetenzzentrum Batteriezelle ist es dem Team aus Entwicklung, Produktion und Einkauf gelungen, die Kosten für den Hochvoltspeicher durch die neue Batteriezelle und das neue Integrationskonzept der von BMW entwickelten Speichertechnologie deutlich zu verringern. Nach heutigen Marktprämissen können die Kosten im Vergleich zur aktuellen, fünften Generation um bis zu 50 % gesenkt werden. Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, die Herstellungskosten von vollelektrischen Modellen auf das Niveau von Fahrzeugen mit herkömmlicher Verbrennungsmotor-Technologie zu bringen.
Die Batteriezelle ist für zentrale Eigenschaften von E-Fahrzeugen verantwortlich: Reichweite, Fahrleistung und Ladezeit. Für die in der Neuen Klasse eingesetzte BMW eDrive Technologie der dann sechsten Generation hat das Unternehmen Zellformat und Zellchemie grundlegend weiterentwickelt. Mit der neuen, eigens auf die E-Architektur der Modelle der Neuen Klasse ausgerichteten BMW Rundzelle ist es möglich, im reichweitenstärksten Modell die Reichweite deutlich um bis zu 30 % (nach WLTP) zu erhöhen.
Die neuen BMW Rundzellen haben einen einheitlichen Durchmesser von 46 mm und zwei verschiedene Höhen. Bezogen auf die prismatischen Zellen der fünften BMW Batteriezellgeneration wird in den Rundzellen der sechsten Generation kathodenseitig der Nickelgehalt erhöht sowie gleichzeitig der Kobaltanteil reduziert. Anodenseitig wird der Siliziumanteil erhöht. Im Ergebnis steigt die volumetrische Energiedichte in der Zelle um mehr als 20 %.
Das Speichersystem übernimmt eine tragende Rolle in der Karosseriestruktur der Neuen Klasse. Je nach Modell kann es flexibel und platzsparend im Bauraum integriert werden („Pack-to-open-body“). Die Ebene des Zellmoduls entfällt.
Energiespeicher, Antrieb und Ladetechnologie der Neuen Klasse werden außerdem über eine auf 800 Volt erhöhte Spannung verfügen. Unter anderem wird so das Einspeisen von Energie an Gleichstrom-Schnellladestationen optimiert. Dort lässt sich bei einer Stromstärke von bis zu 500 Ampere eine deutlich gesteigerte Ladeleistung erzielen, so dass sich der erforderliche Zeitaufwand für das Aufladen von zehn auf 80 % um bis zu 30 % reduziert.
Um den Bedarf an Batteriezellen für die Neue Klasse abzudecken, hat die BMW Group einen zweistelligen Milliarden-Eurobetrag an bereits zwei Partner für den Bau von Batteriezellfabriken vergeben: CATL und EVE Energy. Beide Partner werden in China und Europa jeweils zwei Gigafactories errichten. Jede der Batteriezellfabriken wird über eine jährliche Gesamtkapazität von bis zu 20 GWh verfügen. Zwei weitere Batteriezellfabriken, für die die Nominierung der Partner noch aussteht, sollen in der Region der nordamerikanischen Freihandelszone USMCA entstehen.
Für die Produktion der Batteriezellen werden die Zellhersteller Kobalt, Lithium und Nickel einsetzen, das anteilig aus Sekundärmaterial besteht, also aus nicht neu abgebauten, sondern sich bereits im Kreislauf befindlichen Rohstoffen. Zusammen mit der Verpflichtung, für die Produktion der Batteriezellen ausschließlich Grünstrom aus erneuerbaren Energien zu verwenden, wird die BMW Group den CO2-Footprint in der Batteriezellproduktion um bis zu 60 % gegenüber der aktuellen Generation von Batteriezellen reduzieren.
Die Wiederverwendung von Rohstoffen wird in Zukunft einer der Erfolgsfaktoren der E-Mobilität werden. Zirkuläre Kreisläufe senken den Bedarf an neuen Rohstoffen, verringern das Risiko der Verletzung von Umwelt- und Sozialstandards in der Lieferkette und führen in der Regel zu einem deutlich geringeren CO2-Ausstoß. Langfristiges Ziel der BMW Group ist es daher, eine vollständig kreislauffähige Batteriezelle einzusetzen.
Die für die neue BMW Batteriezellgeneration verwendeten Rohstoffe Kobalt und Lithium werden aus zertifizierten Minen stammen. So erhält das Unternehmen vollständige Transparenz über die Abbaumethoden und kann einen verantwortungsvollen Abbausicherstellen. Die Beschaffung der beiden Rohstoffe aus zertifizierten Minen erfolgt dabei entweder über die BMW Group direkt oder über den Batteriezellhersteller.
Die BMW Group arbeitet permanent an der Weiterentwicklung von Energiespeichersystemen. So bietet die Speichertechnologie der sechsten Generation auch die Option, erstmalig Kathoden aus Lithium-Eisenphosphat (LFP) einzusetzen. Dadurch kann auf die kritischen Rohstoffe Kobalt und Nickel im Kathodenmaterial gänzlich verzichtet werden. Parallel dazu treibt die BMW Group auch die Entwicklung von Feststoffbatterien (All-Solid-State-Battery, ASSB) konsequent voran. Das Unternehmen strebt an, bis zum Ende des aktuellen Jahrzehnts serienreife Hochvoltbatterien dieses Typs präsentieren zu können. Schon deutlich vor 2025 soll ein Demonstrator-Fahrzeug mit dieser Technologie an Bord vorgestellt werden.
Bereits seit 2008 arbeitet die BMW Group am konsequenten Aufbau ihrer Kompetenz auf dem Gebiet der Batteriezellen-Technologie. Seit 2019 wird dieses Knowhow im Kompetenzzentrum Batteriezelle (Battery Cell Competence Center, BCCC) der BMW Group in München gebündelt. Das BCCC deckt die gesamte Wertschöpfungskette von der Forschung und Entwicklung über das Design der Batteriezellen bis zur Produzierbarkeit ab.
Um Innovationen auf dem Gebiet der Batteriezellen-Technologie schnell und effizient in die Praxis umsetzen zu können, nutzt die BMW Group ein Netzwerk aus rund 300 Partnern, in dem u.a. mit etablierten Unternehmen, Start-Ups und Hochschulen kooperiert wird.
Abgesichert werden die auf diese Weise gewonnenen Erkenntnisse künftig im neuen Kompetenzzentrum für Batteriezellfertigung (Cell Manufacturing Competence Center, CMCC) in Parsdorf bei München. Dort beginnt Ende 2022 die Inbetriebnahme der seriennahen Produktion von Mustern der künftigen Batteriezellgeneration, die dann ab 2025 in der Neuen Klasse zum Einsatz kommt.
Die Marke MINI wird ab Anfang der 2030er Jahre bereits über ein ausschließlich vollelektrisches Angebot verfügen. Rolls-Royce wird ab 2030 ebenfalls zur rein elektrischen Marke. Außerdem werden alle zukünftigen neuen Modelle von BMW Motorrad im Bereich der urbanen Mobilität vollelektrisch sein. Quelle: BMW Group / DMM
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