© BMW

Technik
12/01/2019

BMW: "Zellentwicklung ist wie Kuchenbacken"

Warum BMW bei E-Mobilität eigene Wege geht und was das Kompetenzzentrum Batteriezelle damit zu tun hat.

von Maria Brandl

Die immer wieder geäußerte Kritik, die deutschen Autohersteller hätten lange Zeit die E-Offensive verschlafen, lässt BMW nicht auf sich sitzen. Anlässlich der Eröffnung des neuen Batteriezentrums in München wollte BMW in einem Workshop sowohl seine Kompetenz wie Erfahrung auf dem Gebiet zeigen.
 
-Erfahrung Derzeit können BMW-Kunden unter zwölf elektrifizierten Autos wählen, das sind Hybrid- wie batterieelektrische Modelle. Rund 500.000 elektrifizierter Autos hat BMW bereits verkauft. Der revolutionäre i3 mit Kevlar-Karosserie und E-Antrieb war lange Zeit das meistverkaufte E-Auto aus Deutschland.

Seit der Entwicklung des i3, der 2008 auf den Markt kam, beschäftige sich BMW mit der Materie. „Damals war uns klar, dass Batteriezellen kein Schüttgut sind“, so ein BMW-Manager, sondern ein Differenzierungsmerkmal. Denn die Zellen bestimmen ganz wesentlich Leistung, Lebensdauer, thermisches und Lade-Verhalten der Batterie in elektrifizierten Autos.

BMW will jedoch auch künftig nicht selbst Batteriezellen in Großserie, sondern in Kleinserie produzieren, so der neue Konzernleiter Oliver Zipse bei der Eröffnung des Batteriezentrums, um zu wissen, was man brauche. Also den derzeit zwei Batteriezelllieferanten CATL und Samsung eine genaue Spezifikation liefern zu können. Tesla-Chef Musk stelle immerhin auch nicht selbst Batteriezellen her. Dafür entwickelt BMW selbst Zellen in Kleinserien, untersucht die verschiedenen Inhaltsstoffe und bedenkt bereits in der Entwicklung das künftige Recycling.

"Zellentwicklung ist wie Kuchenbacken"

„Zellentwicklung ist wie Kuchenbacken“, so ein Manager. „Es geht nicht nur um die Zutaten, sondern auch um das Mischungsverhältnis sowie den Ofen, wo alles gebacken wird.“ Um dieses Wissen zu bündeln, entstand in den vergangenen zwei Jahren ein neues Batteriezentrum um 200 Mio. € und 200 Mitarbeitern in München. Grundsätzlich gilt laut BMW: Die Zellkosten machen 80 % der Batteriekosten aus. Die Zellkosten wiederum werden zu 80 % von ihren Materialkosten bestimmt.

-Versorgungssicherheit Immer wieder stehen Lithium-Batterien für elektrifizierte Antriebe in der Kritik wegen ihrer energieintensiven Produktion sowie der nötigen Rohstoffe aus Regionen mit Kinderarbeit. BMW hat die gesamte Lieferkette umgekrempelt und beschlossen, die laut Eigendefinition zwei „schwierigsten“ Rohstoffe Lithium und Kobalt selbst zu kaufen, um sie dann an die jeweiligen Zelllieferanten weiterzuleiten.
Damit will BMW sicherstellen, dass seine Batterien keine Rohstoffe enthalten, etwa die von Kindern abgebaut werden. Wie viel Kobalt BMW kauft, sagte man nicht.

Unser Kobalt ist „kongofrei“, betonten die Manager stolz. Kobalt, ein wichtiger Rohstoff für leistungsfähige Lithium-Batterien bezieht BMW ab ausschließlich aus Marokko sowie Australien.
In Australien kauft BMW auch Lithium ein. Dort gebe es bei der Herstellung nicht das Problem mit Trinkwasser wie in Südamerika, wo eine andere Art der Lithium-Gewinnung eingesetzt wird.
Auf der Internetseite sollen Interessierte den gesamten Verlauf vom Abbau bis zum Einbau in das Auto künftig mitverfolgen können.

Im Kongo, dem Land mit mehr als 50 % der Kobalt-Reserven, beteiligt sich BMW an einem Projekt von BASF und Samsung, das eine kleine Mine zum Musterbetrieb für menschengerechten Abbau machen will.

-Recycling Mit großseriellen Recyclingmethoden rechnen BMW-Experten bis 2025. Heute fehle vielfach auch das Material dafür. Millionen alter Lithium-Batterien etwa in Handys liegen in den Wohnungen der Kunden.
Grundsätzlich lassen sich Metalle wie Kobalt, Kupfer, Mangan oder Nickel sehr gut zurückgewinnen. Die Recyclingrate beträgt mehr als 90 %. Diese „Sekundärrohstoffe“ sind laut BMW sehr wichtig für die Versorgungssicherheit, allerdings werden sie bis auf Weiteres teurer sein als der frisch abgebaute Rohstoff.
Lithium wird derzeit nicht zurückgewonnen, weil es sich wirtschaftlich nicht rechnet. Recyceltes Lithium sei „um ein Vielfaches teurer“ als neues. Beim heute weit verbreiteten thermischen Recyceln alter Lithium-Batterien gehen ohnehin, so BMW-Manager, Lithium wie Aluminium verloren.

Auch BMW arbeitet daran, den Anteil von Kobalt in Lithium-Batterien zu senken. Diese Einsparung werde aber durch den erwarteten starken Anstieg von E-Autos mit Lithium-Batterien wettgemacht, sodass insgesamt der Kobalt-Verbrauch nicht sinken werde, so BMW.

Für Europäische Firmen sehen BMW-Experten sehr gute Chancen auf neue Geschäfte durch das großserielle Lithium-Batterierecycling. Ziel sei jedenfalls vollautomatisches Recycling. Die ersten solcher Anlagen werden, so BMW, in Asien starten, dort gebe es ungleich mehr E-Fahrzeuge als in Europa. BMW werde jedoch „definitiv“ keine Altbatterien nach Asien zur Wiederverwertung verschiffen, sondern sie in Europa aufarbeiten lassen.

-Zusammenarbeit Um die Zelltechnologie voranzubringen, arbeitet BMW sowohl mit universitären Instituten wie Start-ups, anderen Autoherstellern wie den Zellproduzenten und Recyclingbetrieben zusammen.

-Neue Technologien Anders als Mitbewerber wie Porsche oder Kia will BMW vorerst keine 800-V-Technologie in E-Autos einsetzen. Das Kosten-Nutzen-Verhältnis spreche derzeit dagegen.
Gleich argumentiert BMW auch auf die Frage nach Feststoffbatterien, die ohne flüssigen Elektrolyt auskommen und so viel weniger brandgefährlich sind als aktuelle Lithium-Batterien. Auch von der Kombination verschiedener Zelltypen (Leistungs- bzw. Speicherzellen) hält BMW vorerst wenig.

Das Ziel des Konzernchefs für die Zellentwickler ist dennoch ehrgeizig: Bis 2030 soll die Energiedichte der BMW-Batteriezellen und somit auch die Reichweite für die Kunden verdoppelt werden gegenüber der heutigen Technologie des BMW i3.

-Brennstoffzelle BMW rechnet damit, dass die aktuell anlaufende großserielle Produktion von Brennstoffzellen, in denen Wasserstoff chemisch zu Strom und Wasser „verwandelt“ wird, mit der aktuellen Technologie erfolgen wird. Die Großserie werde auch die Preise purzeln lassen. Derzeit kostet eine Brennstoffzelle im Vergleich zu einer Lithium-Batterie, so BMW, das Drei- bis Vierfache. Bis 2025 sollen beide ungefähr gleich viel kosten.

-E-Motor Mit der nächsten, der fünften Generation des E-Antriebs ab 2020, werden die E-Motoren bei BMW ohne Permanentmagnete und seltene Erden auskommen, so BMW-Chef Oliver Zipse.

-E-Plattform Anders als VW will BMW weiterhin keine modellübergreifenden Plattformen für ausschließlich E-Fahrzeuge entwickeln, anders als VW. Grund: BMW hat deutlich kleinere Stückzahlen.

-Antriebsvielfalt Auch wenn die E-Mobilität bei BMW laut Zipse „die am schnellsten wachsende Antriebsart“ mit Steigerungsraten von 30 % ist – „die E-Mobilität wird auf lange Sicht nicht die einzige bleiben“. Sprich, es wird weiterhin auch Verbrennungsmotoren mit Diesel und Benzin im Tank geben. Gerade der heute supersaubere Dieselmotor sei wichtig, um die -Vorgaben der EU zu erfüllen. „Wir verkaufen nach wie vor 500.000 Diesel pro Jahr“, so Zipse bei der Eröffnung des Batteriezentrums.

Apropos Verbrauch: China ist auch hier weltweit Vorreiter und gibt auch E-Autos Grenzwerte für den Verbrauch vor.

Das E-Mobilitätsziel von BMW lautet: Bis 2021 soll ein Viertel der verkauften Modelle elektrifiziert sein. Bis 2025 soll es ein Drittel sein und ab 2030 die Hälfte. Erreicht werden soll dies mit 25 elektrifizierten Modellen ab 2023, wovon mehr als die Hälfte batterieelektrisch unterwegs sein soll.

-E-Drive: 5. Generation Die nächste Stufe, der E-Drive der 5. Generation, wird 2020 im BMW iX3 starten, 2021 gefolgt vom iNext und i4. Diese 5. Generation umfasst leistungsfähigere Batteriezellen, die im i4 mit 80 kWh eine Reichweite von 600 km erlauben sollen. Der E-Motor wird ohne seltene Erden und Per-manentmagnete auskommen. Der E-Drive ist mit allen Fahrzeugkonzepten kompatibel und skalierbar. Er ist sehr kompakt, da der E-Motor, das Getriebe und die Leistungselektronik in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut sind.

Ziel sei mit Hilfe dieser 5. Generation von E-Drive laut BMW „ein Volks-E-Auto“, das mit einem normalen Fahrzeug wettbewerbsfähig ist.