Research Report 10/2010

Zur Akkumulatoren-/Batterieentwicklung in Deutschland in Bezug
auf Elektromobilität
K. U. Birnbaum1), R. Heckler1)
1)
Forschungszentrum Jülich, Institute of Energy Research - Systems Analysis and Technology
Evaluation (IEF-STE), D-52425 Jülich, Germany)
Excecutive Summary
The German car producers have a prominent position in the world car manufacturer
league because of their high competence in engines, the high car quality and design.
With regard to hybrid cars it seems as if they have a deficit compared to Japanese
companies and the same seems to happen with regard to electric vehicles.
Up to now in Germany there are only some less demonstrations and test fleets of
around 100 electric vehicles (BMW Mini-2 and Daimlers Smart-e) and the
advertisement to come soon to the market, while other companies are going to start
the sale, as Mitsubishi with the i-MiEV in 2010 or GM-Opel with the Ampera in 2011.
The experts for electric mobility are convinced that the Lithium-Ion battery will be the
heart of the electric vehicles (EV). That battery type is principally well known and
used for several consumer electronics which are mainly produced in Asia. So it is not
surprising, that Asian battery manufacturers have a know-how advance.
As the requirements of the EV are higher than those of notebooks or phone cells,
there is a good chance for European and German manufacturer to catch up with the
development of new battery types for electric vehicles. The report gives a look to the
actual development of battery technology for electric vehicles, to the actual state of
development in Germany and to the potential producers. The requirements are
analyzed, which must be fulfilled to enable companies for the competition.
Inhaltsverzeichnis
Einleitung .................................................................................................................... 1
I.
Batterietechnik für die Elektromobilität ................................................................. 1
II.
Entwicklung und Produktionsstandorte ................................................................ 3
III. Was sollte/könnte die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen stärken.... 7
IV. Literatur.............................................................................................................. 12
V. Anhang .............................................................................................................. 13
Einleitung
Deutschland hat zwar eine erfolgreiche Batteriehistorie, konnte aber seine im internationalen Vergleich herausragende Bedeutung bei den Neuentwicklungen in den
letzten Jahrzehnten nicht mehr aufrechterhalten. Das gilt z.B. für die Entwicklungen
der Lithium-Ionen Technik, die in den 1980er und 1990er Jahren eingeleitet wurde.
Impulse wurden im Wesentlichen von Unternehmen aus dem Bereich
Unterhaltungselektronik (Consumer Electronics) gesetzt, in dem deutsche und
europäische Unternehmen gegenüber den asiatischen Firmen sehr schnell an Boden
verloren.
Der Know-How-Vorsprung der asiatischen Unternehmen in Bezug auf Grundlagen
und Fertigung, ja auch in Bezug auf Anlagenbau scheint groß zu sein und kann in
Deutschland/Europa nur mit erheblichen Anstrengungen binnen weniger Jahre
wettgemacht werden.
Gute Voraussetzungen für eine erfolgreiche Positionierung sind durch die hohe
Kompetenz
der
auf
mobile
Anwendungen
spezialisierten
deutschen
Elektronik/Autozulieferindustrie gegeben, die in der Lage ist, aus Komponenten ein
leistungsfähiges und zuverlässiges Batteriesystem zu entwickeln.
I. Batterietechnik für die Elektromobilität
Ein Ziel der Bundesregierung besteht darin, die Elektromobilität als feste Komponente im zukünftigen Individualverkehr zu etablieren. /NEE 2009/
Die Analyse der Berichterstattung zum Thema “Elektromobilität“ zeigt, dass es
inzwischen eine Vielzahl von geförderten Projekten gibt (Bund, Länder, Kommunen),
in denen es um die Integration der Elektromobilität in die Energieversorgung
und/oder um die Speicherung/Nutzung von regenerativ erzeugtem Strom geht.
Im Focus der medialen Berichterstattung stehen auch mit öffentlichen Mitteln ausgestattete Projekte, in denen sich insbesondere Hochschulinstitute bzw. Institutszusammenschlüsse mit der Entwicklung und dem Bau von Elektropersonenfahrzeugen
nach dem Prinzip “Purpose Design“ befassen. Dabei orientiert sich die Fahrzeugarchitektur und Entwicklung strikt an den Anforderungen eines Elektrofahrzeugs. Die
von den großen Automobilherstellern in ihren derzeitigen Demonstrationen
getesteten Elektrofahrzeuge basieren auf konventionellen Fahrzeugen und werden
üblicherweise entsprechend den Anforderungen des Elektrofahrzeugs umgebaut.
Solche nach dem s. g. “Conversion Design“ entwickelte Fahrzeuge sind und werden
in den nächsten Jahren als erste Elektrofahrzeuge von Privatpersonen zu kaufen
sein. (Für den Tesla Roadster werden viele Komponenten des Lotus Elise genutzt.)
Neben dem Elektromotor und diverser anderer typischer Aggregate gilt jedoch die
Batterie als die entscheidende Schlüsselkomponente der Elektromobilität. Die an sie
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Quelle:: Saft
IEF/ST
TE 2010
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IEF/ST
TE2010
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wurden
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2006/.
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nen-Zellproduktion, Publikatio
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IEF/ST
TE 2010
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4
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Quelle:: Ellerman 2010
IEF/ST
TE 2010
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5 Tab 1: Weltweite Standorte von A123
Corporate Headquarters, R&D
Powder, Coating and Cell Plants
Watertown, Massachusetts (USA)
Livonia, Michigan (USA)
Systems Design and Nanufacturing
Icheon, Korea
Hopkinton, Massachusats (USA)
Changzhou, China
Livonia, Michigan (USA)
Changchun, China
Materials Research
Zhenjiang, China
Ann Arbor, Michigan (USA)
Supplier Quality
Shanghai, China
Quelle: /Holmann 2010/
IEF/STE 2010
Lieferverpflichtungen eingehen und die hohen Qualitätsstandards garantieren
können, ist im Augenblick ungewiss. Die Standards bzw. Anforderungen sind auch
deshalb hoch, weil das Elektroauto eine bewährte und zuverlässige
Verbrennungsmotorentechnik substituieren will/soll.
Die Branche erwartet, wobei nicht klar ist, ob sie damit z.B. die Einschätzung der
Roland Berger Studie “Powertrain 2020 - Li-Ion batteries – the next bubble ahead“
/Berger 2010/ übernimmt oder selbst zu dieser Lageeinschätzung gekommen ist, sie
erwartet jedenfalls nur eine begrenzte Anzahl von Batterie- bzw. –Systemproduzenten und jeweils zwei bis drei Hersteller in den verschiedenen Weltregionen. Das
gilt für Japan und Korea, für China und Nordamerika, aber auch für Europa, da es als
unwahrscheinlich angesehen wird, dass bei hohen Produktionszahlen die
notwendigen Batteriesysteme auf dem Seeweg zeitgerecht aus Asien angeliefert
werden können.
Die Anzahl der derzeitigen europäischen Zell-/Batteriehersteller findet sich in dieser
Einschätzung wieder:
In Deutschland werden großformatige Lithium-Ionen-Batteriezellen für automobile
Anwendungen und Batteriesysteme für industrielle und stationäre Anwendungen
von Li-Tec Battery GmbH entwickelt, produziert und vertrieben. Hinter Li-Tec
stehen die Konzerne Evonik Industries AG mit einem Anteil von 50,1% und die
Daimler AG mit 49,9% /Li-Tec/. Die Deutsche Accumotive GmbH & Co. KG, ein
Joint Venture zwischen der Daimler AG (90%) und der Evonik Industries AG
(10%), wird am gleichen Standort ab 2011 die Fertigung von Batteriesystemen auf
der Grundlage der Li-Tec Produkte aufnehmen, wobei sich die
Fertigungsstückzahlen zunächst am Bedarf von Mercedes-Benz Cars orientieren
werden /Daimler 2009/.
6 Die in 1996 in Nordhausen, Thüringen, gegründeten GAIA Akkumulatorenwerke
gehören zum amerikanischen Konzern Lithium Technologie Corporation (LTC) aus
Pennsylvania. Sie entwickeln und fertigen eigene Zellen wie auch Batteriesysteme
und sind u.a. an einem Projekt mit Volkswagen beteiligt. Inwieweit LTC den
deutschen Standort ausbauen würde oder eher amerikanische Fertigungsstätten,
ist bislang nicht absehbar /Gaia/.
In Nersac, nahe Bordeaux in Frankreich, betreibt Johnson Controls-Saft
Advanced Power Solutions ein Li-Ionen-Batterie-Werk mit einer Jahresproduktion
von 10.000 Batterien. Hauptabnehmer sind bislang Daimler und BMW. /Otterbach
2008/
(Johnson Controls-Saft Advanced Power Solutions initiated a second tranche of
investment in 2009 to ramp up production at its existing plant in Nersac, France.
Production capacity for high-power batteries has doubled, to supply the Mercedes
S400 hybrid vehicle and the BMW 7 Series hybrid, and the emerging industry for
power components in plug-in hybrid and all-electric vehicles. In August 2009
Johnson Controls-Saft was selected by the U.S. Department of Energy to
manufacture lithium-ion batteries and components in a new plant in Michigan. The
U.S. federal government will invest $299 million in this project 150% of the total.
The State of Michigan will provide funding of $148.5 million in the form of tax
credits.
Production
is
expected
to
start
up
in
early
2012.
/http://www.saftbatteries.com/MarketSegments/HybridandelectricvehiclesJCS/tabi
d/400/Language/en-US/Default.aspx/)
In Varkaus, Finnland, errichtet European Batteries Oy derzeit eine Fabrik für eine
Jahreskapazität von 100 MWh großformatigen Lithium-Ionen Batteriepacks bzw.
Systemen. Laut Pressemitteilung hat das Projekt ein Volumen von 40 Mio Euro.
Die Fabrik wurde/wird von dem deutschen Anlagenbauer M+W Group (bis 2009
M+W Zander) errichtet /EB 2010, MW 2010/.
III. Was sollte/könnte die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen stärken
Beim Elektrofahrzeug wird die Batterie einen relativ hohen Anteil an den
Gesamtkosten haben, die ZF Friedrichshafen AG /Naunheim 2010/ beziffert Ihren
Wertanteil am Fahrzeugendpreis (für 2020) mit 38%, vgl. Abbildung 5. Sollten die
Automobilhersteller die Entwicklung dieser Komponente, eines der zentralen
Bestandteile des Elektrofahrzeugs, aus der Hand geben, käme dass einem
weitreichenden Kompetenzverlust gleich. Um das zu verhindern, sind zahlreiche
Automobilhersteller mit Ambitionen auf die Entwicklung von Elektrofahrzeugen
nationale und internationale Kooperationen mit Batterieentwicklern eingegangen,
siehe Tab 2.
7 Abb. 5: Technike
en für das
s Elektroa uto und ih
hr Wertantteil am En
ndpreis
Quelle:: Naunheim
mer 2010
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EF/STE
Auch die versschiedenen
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Abb. 6: Wertsch
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kette zukü nftiger Li--Ion Batterriesystem
me
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EF/STE
Quelle:: Stelter 20
010
8 der Wertschöpfung entlang der Batterieprozesskette. Deutsche Kompetenzen liegen
aufgrund des verfahrenstechnischen Know-How in der Beherrschung der Beschichtungsprozesse und des Zellzusammenbaus, möglicherweise begünstigt durch
die Erfahrungen mit Brennstoffzellen, außerdem in der Zell-Initialisierung und im
Systemaufbau, was sicher auch mit dem hohen Entwicklungstand im Automobilbereich zusammenhängt.
Tabelle 2: Kooperationen zwischen deutschen Automobilherstellern und
Batterieentwicklern
Automobilhersteller Batterieentwickler/‐lieferant
Audi
Sanyo (Japan)
BMW
SB LiMotive (Korea/D)
Johnsons Control‐Saft (USA‐Frankreich)
Mini‐e
Daimler
AC Propulsion (USA) mit Zellen von A123 (USA)
Li Tec (D)
Deutsche Accumotive (D)
Continental (D)/Johnson Controls‐SAFT (F)
Smart
Tesla (USA)
MesDEA (Schweiz) (ZEBRA Batterie in den aktuellen E‐Smart Wagen)
Volkswagen
Byd (China), Sanyo (Japan), Toshiba (Japan)
Varta Microbattery GmbH(D)
Ford
Johnson Controls‐Saft (USA‐Frankreich), Magna (Österreich‐Canada)
Opel
LG (Korea), Chem (USA)
Karman
EWE (D), Gaia (D)
Quelle: AMS 2010
IEF/STE
Diese Zusammenstellung der Kooperationen zwischen deutschen Automobil- und
internationalen Batterieherstellern ist ein weiterer Hinweis darauf, dass Deutschland
bei der Entwicklung der Lithium Ionen Batterietechnik derzeit nicht in vorderster
Reihe steht. Um die bisherige Spitzenposition in der Entwicklung von
Verkehrstechniken oder Automobilen aber zu behalten, ist es von großer Wichtigkeit,
9 bestehende Defizite abzubauen. Batterie- bzw. Speichertechniken sind nicht nur für
die Elektromobilität von morgen von essentieller Bedeutung, sondern werden auch
für die effiziente Integration fluktuierender Stromerzeugung auf der Basis
regenerativer Energieträger in eine zuverlässige und sichere Endenergieversorgung
unentbehrlich.
Im Prinzip können drei Stufen der Verbesserung bzw. Stärkung des Standort
Deutschland in der Entwicklung von Speichertechniken identifiziert bzw. unterschieden werden:
-
Langfristig wirkende Maßnahmen/Notwendigkeiten
-
Mittelfristig wirkende Maßnahmen/Notwendigkeiten
-
Kurzfristig wirkende Maßnahmen
Langfristig sollte die Wettbewerbsfähigkeit der Deutschen Industrie dadurch
verbessert werden können, dass die für die Erforschung und Entwicklung neuer
Batterietechnologien notwendige Hochschulausbildung wieder gestärkt wird.
Batterietechnik setzt gute Kenntnisse elektrochemischer Zusammenhänge voraus.
Nach einhelliger Auffassung zahlreicher Hochschulprofessoren spielte das Fach
Elektrochemie aber in den Lehrplänen der zurückliegenden Jahrzehnte nur noch eine
untergeordnete Rolle, so dass es wegen der fehlenden Nachfrage in Industrie,
Forschung und Lehre kaum noch Absolventen und nur wenige Neuentwicklungen
gab. Das müsste sich ändern, bedeutet aber Geduld bis zu ersten Erfolgen, da sich
die Studien- und Forschungsjahre leicht über 6 Jahre hinziehen werden. Es sei auch
in Erinnerung gerufen, dass die Elektrochemie kein isoliertes Fachgebiet ist, sie
beinhaltet Thermodynamik und weitere Bereiche, die für die Entwicklung neuer
Speicherlösungen von großer Bedeutung sind.
Als mittelfristig wirkende Maßnahme kann eine Unterstützung bzw. Förderung
aktueller Entwicklungen gesehen werden, wobei es aber auch darum gehen muss,
neue Anoden- bzw- Kathodenmaterialien zu finden, die in absehbarer Zeit die heute
favorisierte Lithium-Ionen-Technik ablösen können/werden. Diskutiert und im
Labormaßstab untersucht werden bereits Lithiummetall-Schwefel- sowie
Lithiummetall-Luft-Systeme, wobei auch weitere Kombinationen von Elementen
denkbar sind, um Systeme mit hoher Energiedichte und hoher Spannung zu
entwickeln /Friedrich 2010, Sauer 2009, Winter 2010/. Abb. 7 zeigt die Richtung und
auch den Zeithorizont auf, in dem neue, verbesserte Speichertechniken bereitgestellt
werden müssen.
Als mittelfristige Aufgabe/Maßnahme muss auch das Zusammenführen von
Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen aus den verschiedenen
10 Diszipliinen (strate
egische Allianzen) an
ngesehen werden, damit Kräftee konzentrriert und
die Efffizienz de
er F&E-Arbeiten ge steigert werden.
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aum für
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Abbildung 7: En
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Quelle:: Winter 20
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drigeren
Batterie
ekosten führen würde
en /Bohr 2
2009b/.
11 IV. Literatur
/AMS 2010/ Auto Motor Sport, Die Kooperationen der Hersteller, 9. August 2010,
http://www.auto-motor-und-sport.de/eco/e-autos-die-kooperationen-der-hersteller1431038.html, aufgerufen 05.09.2010
/Anderman 2010/, Andermann, M.: 2010 EV-PHEV Report
/Berdichevsky 2006/ Berdichevsky, G., et.al.: The Tesla Roadster Battery System,
Tesla Motors August 16, 2006
/Berger 2010/ Roland Berger Strategy Consultants, Powertrain 2020 - Li-Ion batteries
– the next bubble ahead, 2010
/Birke 2010/ Birke, P.: Schiemann, M.;: Batterien für Elektromobilität gestern - heute
– morgen´, Continental AG, Division Powertrain, Januar 2010
/BMU 2009/ Konzept eines Programms zur Markteinführung von Elektrofahrzeugen –
1. Schritt: Marktaktivierung von 100.000 Elektrofahrzeugen bis 2014
/Bohr 2009a/, Bohr, B.: Automobilzulieferer in herausfordernden Zeiten, Stuttgart, 24.
März 2009
/Bohr 2009b/ Bohr B.: Viele Wege führen zur Zukunft des Autos, Vortrag zum 59.
Internationalen Motorpressekolloquium, Juni 2009 in Boxberg
/Daimler 2009/ Standortentscheidung: Daimler und Evonik fertigen Lithium-IonenBatterien im sächsischen Kamenz, http://www.daimler.com/dccom/0-5-658451-491220844-1-0-0-0-0-0-9293-7145-0-0-0-0-0-0-0.html, aufgerufen 02.09.2010
/EB 2010/ European Battiers Oy, Europe’s first independent large battery factory
celebrates its grand opening in Varkaus, Finland,
http://www.europeanbatteries.com/press-room/news/press-release-june-8-2010grand-opening-varkaus-factory, PRESS RELEASE June 8th, 2010
/Ellerman 2010/ Ellerman, E.: Johnson Controls Inc. domestic advanced battery
industry creation project, A123Systems, Inc. USABC HEV and PHEV programs
/Friedrich 2010/ Friedrich, K. A.: Das Potenzial neuer Li-Batteriesysteme (Li-S, LiLuft): Eine kritische Bewertung, DLR, Elektrochemische Energiespeicher und
Elektromobilität FVEE-Workshop Januar 2010
/Gaia/ http://www.gaia-akku.com/news/de/volkswagen-und-bundesregierung-startenflottenversuch.html
/Gerschler 2010/ Gerschler, J.B.; Sauer, D.U.: Batterien für Elektrofahrzeuge - Stand
und Ausblick, Berliner Energietage 2010
/Holmann 2010/ Holmann, R.K.: A123Systems, Inc. USABC HEV and PHEV
programs, DOE Annual Merit Review, 06-08-10
12 /Li-Tec/ Li-Tec Battery GmbH, http://www.li-tec.de/unternehmen.html, aufgerufen
02.09.2010
/Lunz 2010/ Lunz, B.; Sauer, D. U.: Technologie und Auslegung von
Batteriesystemen für die Elektromobilität, Solar Mobility, Berlin 18.02.2010
/Mauch 2009/ Mauch, W.; Mezger, T.; Staudacher, T.: Anforderungen an elektrische
Energiespeicher - Stationärer und mobiler Einsatz, Forschungsstelle für
Energiewirtschaft e.V., München, 2009
/MW 2010/ M+W Group, M+W Group customer European Batteries opens its first
lithium-ion battery factory, Press Release, 23. June 2010
/Naunheimer 2010/ Naunheimer, H.: Der elektrische Antriebsstrang – eine
fachübergreifende Herausforderung, ZF Friedrichshafen AG, 2010
/NEE 2009/ Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität 2009, www.BMWi.de
/Otterbach 2008/ Johnson Controls Saft, Lithium-Ionen-Batterien aus Frankreich
/Sauer 2009/ Sauer, D. U.: Elektrische Energiespeicher in Hybrid und
Elektrofahrzeugen, Seminar für Kraftfahrzeug- und Motorentechnik, Berlin,
29.01.2009
/Steiger 2008/ Steiger, W.: Die Zukunft der Fahrzeugantriebe, 25.08.2008, Frankfurt
/Stelter 2010/ Stelter, M.: Integrierte Technologie- und Wertschöpfungsketten für
Batteriesysteme, Fraunhofer IKTS, Dresden, Fachforum „Sachsen – Modellregion
Elektromobilität“, Dresden, 24.2.2010
/upstartbattery 2010/ The International Li-Ion Battery Industry,
http://www.upstartbattery.com/ind.html, aufgerufen 02.09.2010
/Winter 2010/ Winter, M.: Die Lithium-Ionen-Batterie als Energiespeicher der Zukunft:
Evolution und Revolution in einem, Institut für Physikalische Chemie (IPC); WWU
Münster, 2008
V. Anhang
Projekte der Nationalen Batterieforschung
LIB-2015, BMFT-Projekt, bearbeitet durch ein Konsortium von etwa 18 Institutionen
Gemac GmbH, www.gemac.info
Infineon Technologies AG, www.infineon.com
Li-Tec Battery GmbH, www.li-tec.de
Robert Bosch GmbH, http://aa.bosch.de/aa-batterien/de/start/index.htm
Clean Mobile AG, www.clean-mobile.de
Volkswagen AG
13 Fraunhofer Institut für Chemische Technologie,
www.ict.fhg.de/kernko/AE/Batterien/Batterieentwicklung/index.jsp
Chemetall GmbH „Recycling von Lithium-Ionen-Batterien“, www.chemetall.com
ZSW, www.zsw-bw.de/
Leclanché Lithium GmbH, Hauptsitz: Avenue des Sports 42, CH-1400 Yverdonles-Bains, in Willstätt: Industrielle Herstellung hochkapazitiver Lithium-Bi-Zellen im
Großformat (A5)
Varta Microbattery, Daimlerstr. 1, D-73479 Ellwangen, www.de.vartamicrobattery.com
GAIA Akkumulatorenwerke GmbH, www.gaia-akku.com
BASF SE (Societas Europaea, SE), www.basf.de
Das Industriekonsortium umfasst ein breites Spektrum von der Materialforschung bis
zur Systemintegration. BASF, Freudenberg Vliesstoffe und SGL Carbon sind für die
Materialherstellung zuständig. Entwicklung von Prototypen und Zellentechnologie
werden vom Fraunhofer Institut Itzehoe sowie den Firmen Gaia, Leclanché und
Bosch geliefert. Die Umsetzung im Fahrzeug erfolgt durch Volkswagen, der Energiekonzern EnBW wird Modelle entwickeln, um die Hochenergie-Batterien in ein neues
Stromversorgungskonzept zum Lastausgleich zu integrieren. In der Grundlagenforschung wird mit den Universitäten Berlin, Bonn, Clausthal, Darmstadt, Giessen,
Hannover, Münster sowie dem Paul-Scherrer Institut in der Schweiz und dem
Leibniz-Institut Dresden kooperiert. http://basf.com/group/pressrelease/P-09-158
Elektrochemie Kompetenz-Verbund-Nord
Im Kompetenzverbund Nord sollen u.a. die Lithium-Batterie-Technologie verbessert
sowie alternative Batteriekonzepte mit höchster Energiedichte entwickelt werden.
Projektbeteiligte sind das Forschungszentrum Jülich, die Universität Münster mit dem
Institut für Physikalische Chemie sowie dem Institut für Anorganische und
Analytische Chemie, die Leibniz Universität Hannover mit dem Zentrum für
Festkörperchemie und Neue Materialien, die Ruhr-Universität Bochum mit dem AK
Analytische Chemie - Elektroanalytik & Sensorik, die RWTH-Aachen mit dem Institut
für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe und das Max-Planck-Institut für
Eisenforschung GmbH in Düsseldorf.
Der „Verbund Süd der Initiative Elektrochemie für Elektromobilität“ setzt sich aus
süddeutschen Universitäten und Forschungseinrichtungen als gleichberechtigte
Partner zusammen. Dies sind neben dem Forschungszentrum Karlsruhe und der
Universität Karlsruhe, die im Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zusammengefasst sind, das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden sowie
die Technische Universität Bergakademie Freiberg, die Justus-Liebig-Universität
Gießen, die Technische Universität Darmstadt, die Universität Ulm, das Max-PlanckInstitut für Festkörperforschung in Stuttgart, das Deutsche Zentrum für Luft- und
Raumfahrt in Stuttgart sowie das Zentrum für Sonnenenergie- und WasserstoffForschung Baden-Württemberg in Ulm.
Zentrales Thema ist die Entwicklung neuer Batteriematerialien, die zu Zellen mit
verbesserten Energie- wie auch Leistungsdichten, verbesserter Zuverlässigkeit,
14 höherer Zyklenstabilität und auch schneller Be- sowie Entladefähigkeit aufgebaut
werden können.
Verbundprojekt: Produktionsforschung für Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien für
ElektroMobilität (ProLiEMo)
Strategische Ziel des Verbundprojektes ist es, innovative Produktionstechnologien für
Li-Ionen-Batterien in Deutschland zu entwickeln, zu etablieren und auszubauen, um
damit eine weltweit wettbewerbsfähige, automatisierte Serienproduktion von
großformatigen Li-Ionen-Zellen und von damit ausgestatteten Batterien am Standort
Deutschland ab 2011 zu gewährleisten. Projektpartner sind die Daimler AG
(Stuttgart), die Deutsche Accumotive GmbH & Co. KG (Kirchheim unter Teck), die
Evonik Litarion GmbH (Kamenz) und die Li-Tec Battery GmbH (Kamenz)
http://www.produktionsforschung.de/verbundprojekte/vp/index.htm?VP_ID=2915
Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterien (KLiB), gegründet 2010
Ziel dieses nationalen Industrie-Netzwerkes ist die Stärkung der Zulieferindustrie
Deutschlands über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg – von der Entwicklung
über Produktion bis hin zur Vermarktung von Lithium-Ionen-Batterien. Dazu streben
die Mitglieder den Aufbau und die effiziente Nutzung einer gemeinsamen
Infrastruktur für Forschung/Entwicklung, Fertigung und Prüfung an; Synergieeffekte
sollen genutzt und einheitliche Standards erarbeitet werden. Gründungsmitglieder
sind: ads-tec GmbH, BASF SE, Chemetall GmbH, Continental, Deutsche
ACCUmotive GmbH & Co. KG, Evonik Litarion GmbH, Freudenberg Vliesstoffe KG,
GAIA Akkumulatorenwerke GmbH, Leclanché Lithium GmbH, Li-Tec Battery GmbH.
Batteriehersteller
NRW
Hanse Batterie GmbH, Elfser Weg 16, D-59494 Soest, NRW, Gründung 2001
www.hansebatterie.de
Stationär-, Traktions-, Boots-, Solar-, Starter-, Bordbatterien
HOPPECKE Batterien GmbH & Co. KG, Bontkirchener Str. 1, D - 59929 Brilon,
NRW,www.hoppecke.de
Batteriesysteme für Schienenfahrzeuge, Speicherbatterien (Solar),
Traktionsbatterien, Akkumulatoren für gesicherte Stromversorgungen,
Dieselstarterbatterien
(Hoppecke Autobatterien gehört zu Johnson Controls)
HOPPECKE Advanced Battery Technology GmbH, Reichenbacher Straße 89,
D-08056 Zwickau, ist das Forschungs- und Entwicklungs-Center von Hoppecke
mit dem Schwerpunkt Entwicklung von modularen, wirtschaftlichen und wettbewerbsfähigen Energiespeichersystemen in Lithium-Ionen- und NiMH-Technologie für industrielle Antriebskonzepte. Die Entwicklung von Prozess- und
Produktionstechnologien für Energiespeichersysteme in industriellen Anwen15 du
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80, Diecksstrasse 42, D-58042 Hagen, N RW
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D-47169 Duisburg,
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bH, Benno--Strauß-Sttraße 8, D - 90763 Füürth, Bayerrn
www.aim-nuernberg.de
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mbH, Artille
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Akkumulatorenfabrik MOLL
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Co. KG, Angerstraße
e 50, D-962231 Bad
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mbH, Beeth
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AC- und DC
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Bayern
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mbH, Löffelholzstraße
e 20, D-90441 Nürnb
berg, Bayeern
Saft Group, Headquarrters, 12 R
Rue Sadi Ca
arnot, 9317
70 Bagnoleet – France
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www.saftbatteries.com
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s.de
Saft, als Hersteller von
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ellen mit einer weltweeit führenden
16 Position in den ausgewählten Märkten, entwickelt und fertigt Spezialbatterien
der Spitzentechnologie für innovative und traditionelle Einsatzbereiche, wie
Flugtechnik, Eisenbahnen, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Automobilindustrie, Energiesektor, Notfall- und Sicherheitsinstallationen, Mobilität,
Kommunikation...
Joint venture mit Johnson Controls since 2006 to develop, produce and sell
advanced technology batteries for hybrid electric vehicles (HEVs) and electric
vehicles (EVs). Saft has contributed for a 49% stake in the new company:
Johnson Controls-Saft Advanced Power Solutions.
FRIEMANN & WOLF Batterietechnik GmbH, Industriestraße 22, D-63654
Büdingen, Hessen, seit 2003 zu Saft Group gehörend, Konzentration auf
Li/MnO2 and Silver Zinc technologies
www.friwo-batterien.de
High energy lithium cells and batteries
Süd-Chemie bzw. (Phostech Lithium Canada), Ostenriederstrasse 15, D- 85368
Moosburg
http://www.sud-chemie.com/scmcms/web/page_de_4855.htm bzw.
www.phostechlithium.com
Entwicklung von Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen Batterien
Baden-Württemberg
Akku Power GmbH Batterien, Paul-Strähle-Straße 26, D-73614 Schorndorf, BadenWürttemberg
www.akkupower.com
Akkus für Fahrzeugtechnik, Industrieanwendungen etc.
Robert Bosch GmbH, Robert-Bosch-Platz 1, D-70839 Gerlingen-Schillerhöhe,
Baden-Württemberg
http://aa.bosch.de/aa-batterien/de/start/index.htm
PKW-, NFZ-Batterien, Freizeitbatterien
SB LiMotive, www.sblimotive.com, Joint Venture zwischen Samsung und Bosch
SB LiMotive Co., Ltd., 428-5, Gongsae-dong, Giheung-gu, Yongin, Gyeonggido, Korea
SB LiMotive Germany GmbH, Kruppstr. 20, D-70469 Stuttgart
Task: Lithium-ion batteries for the automotive sector
Standort Giheung, Korea: Cell Development and Validation
Standort Stuttgart, Germany: System and Pack Development
Standort Orion, USA: System Development
VARTA Microbattery GmbH, Daimlerstrasse 1, D-73479 Ellwangen, gehört zu
Montana Tech Components AG, www.de.varta-microbattery.com
Sachsen
Accuwerk Sehmatal GmbH, Karlsbader Straße 102, D-09465 Sehma, Sachsen
17 www.accuwerk-sehmatal-gmbh.de
Starter-, Antriebs- und Versorgungsbatterien
Li-Tec Battery GmbH, Am Wiesengrund 7, D-01917 Kamenz, Sachsen
www.li-tec.de
Li-Tec Battery GmbH – ein Gemeinschaftsunternehmen von Evonik Industries
AG (50,1%) und der Daimler AG (49,9%) – entwickelt, produziert und vertreibt
großformatige Lithium-Ionen-Batteriezellen für automobile Anwendungen und
Batteriesysteme für industrielle und stationäre Anwendungen.
Deutsche Accumotive GmbH & Co. KG, Kamenz, Sachsen,
Gemeinschaftsunternehmen der Daimler AG und Evonik Industries AG
Aufgabe: Fertigung von Batteriesystemen auf der Basis von Li-Tec
Komponenten
Hessen
Ampercell, Frankfurter Landstr. 68, D-61440 Oberursel, Hessen
www.ampercell.com
Batterien für Lichttechnik
BE-Power GmbH, Battery and Energy Modules, Rabenauer Straße 11, D -35457
Lollar, Hessen
www.be-power.de
Li-Ionen Akkumulatoren, Li-Ionen-Mangan Akkumulatoren, Li-Polymer
Akkumulatoren, Ni-MH Akkumulatoren, Ni-Cd Akkumulatoren, Pb
Akkumulatoren, Primärzellen (Lithium, Alkaline), Komponentenverarbeiter.
Konfektionierung der Akkupacks findet fast ausnahmslos in Deutschland statt.
SGL-Group, Wiesbaden mit Standorten in Meitingen, Bonn und Frankfurt Griesheim
www.sglgroup.com
Fertigt Batteriekomponenten; Juno 2010 SGL Group und Hitachi Chemical
vereinbaren Ausbau der Kooperation für Lithium-Ionen-Batterien in Europa
(http://www.sglgroup.com/cms/international/presslounge/news/2010/06/06302010_p.html?__locale=de)
Merck KGaA, Frankfurter Strasse 250, D-64293 Darmstadt
www.merck-chemicals.com
Elektroden und Elektrolytsysteme für Lithium-Ionen-Batterien (Ionische
Flüssigkeiten)
Sachsen-Anhalt
Wernigeröder Batterie GmbH, Steinerne Renne 72, D-38855 Wernigerode, SachsenAnhalt
www.werbat.de
Antriebsbatterien, Schienenfahrzeug-Batterien (Antriebs-, Großstarter-, Steuer-
18 u. Zuglichtbatterien), Batteriezellen, Stand-by- und Solarbatterien,
Kleintraktions- und Blockbatterien, Kfz-Batterien
Berlin
BAE Batterien GmbH, Wilhelminenhofstraße 69 / 70, D -12459 Berlin, Berlin
www.bae-berlin.de
Traktionsbatterien, Stationärbatterien, Batterien für Schienenfahrzeuge,
Batterien für Solarenergiesysteme
Thüringen
GAIA Akkumulatorenwerke GmbH, Montaniastraße 17, D-99734 Nordhausen,
Thüringen, gehört zu LTC - Lithium Technologie Corporation in Pennsylvania, USA
www.gaia-akku.com
Lithium-Ionen-Zellen in den verschiedenen Elektrochemien (LFP und NCA) und
in den Ausführung High Energy, High Power und Ultra High Power sowie in
unterschiedlichen Kapazitäten
Niedersachsen
Next Energy EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie e. V. (Hauptträger ist
EWE)
www.next-energy.de
Speichersysteme für den mobilen Einsatz und Entwickelung stationärer
Systeme wie z. B. Redox-Flow-Batterien für Anwendungen mit längeren
Speicherzeiten
Internationale Konzerne in Deutschland
Exide Technologies
Headquarters, Transportation Europe: Exide Technologies SAS, 5 allée des Pierres
Mayettes, F-92636 Gennevilliers Cedex, France
Headquarters, Industrial Energy Europe: Exide Technologies GmbH, Im Thiergarten,
D-63654 Büdingen, Hessen
Distributionscenter Berlin ELEKTRO.TEC GmbH, Eichborndamm 129-139, D-13403
Berlin
www.exide.com
Zahlreiche Batteriefirmen wurden von Exide übernommen, wie Hagen,
Sonnenschein, DETA, Marathon, Powerfit, Classic, Sprinter, Absolyte und andere
www.hagen-batterie.de, www.sonnenschein-batterie.de, www.deta-batterie.de,
www.marathon-batterie.de, www.powerfit-batterie.de,
Traktionsbatterien, Starterbatterien, USV-Systeme, LithiumIonen
19 Banner GmbH, Banner Straße 1, A-4021 Linz - Österreich
www.bannerbatterien.com
Starterbatterien (PKW, NFZ), Antriebs-Geräte-Stationärbatterien
Johnson Controls Inc., Headquarter Germany, Am Leineufer 51, D 30419 Hannover,
Niedersachsen
www.johnsoncontrols.de
Varta: www.varta-automotive.com, Starterbatterien, Freizeitbatterien
(Hoppecke Autobatterien wurde ebenfalls von JC übernommen)
Panasonic Industrial Europe GmbH, Handelsbatterien, Winsbergring 15, D-22525
Hamburg
http://industrial.panasonic.com/eu/products/battery/battery.html
Kleingeräte Batterien (Li-Ionen Technologie), Elektrofahrräder
Axeon, Nobel Court, Wester Gourdie, Dundee, DD2 4UH, United Kingdom
www.axeaon.com
Lithium-ion battery systems supplier, low-power low-capacity batteries for
industrial, leisure and medical uses, high-power high-capacity batteries for use
in electric and hybrid electric vehicles
ReVolt Technology GmbH, Carlo-Schmid-Allee 3, D- 44263 Dortmund
www.revolttechnology.com
Rechargeable Zn-air Batteries
Founded in 2004 as a spin-off of SINTEF, Norway. Provider in the worldwide
market for rechargeable batteries for mobile devices and consumer electronics.
Battery Joint Ventures
Deutsche Accumotive GmbH & Co. KG, in Nabern, ein Joint-Venture der Daimler
AG (90%) und der Evonik Industries AG (10%), Fertingung in Kamenz Sachsen
VOLKSWAGEN
Volkswagen-VARTA Microbattery Forschungsgesellschaft mbH & Co. KG,
Ellwangen
Volkswagen – Sanyo (in 2009 von Panasonic übernommen), Zweck: Entwicklung
von Lithium Ionen Batterien
Volkswagen – BYD, 2009: Memorandum of Understanding für eine Zusammenarbeit auf Gebieten der Elektromobilität
BMW: für Elektroautos werden Batteriekomponenten von SB-LiMotive verwendet
und selbst konfektioniert. (Johnson Controls-Saft will supply the lithium-ion hybrid
battery system for the BMW 7 Series ActiveHybrid available in 2010
„http://www.johnsoncontrols.com/publish/us/en/products/power_solutions/johnson_co
ntrols_-.html“)
20 Für den Mini-e werden Batterien von AC Propulsion geliefert, die Zellen von A123
verwenden.
Continental, Bislang kooperiert Conti lose mit verschiedenen Herstellern von Lithium-Ionen-Zellen, die die Basis für die von Conti entwickelten Hochleistungsbatterien sind. Darunter sind das US-Unternehmen Johnson Controls, mit dem Conti
gemeinsam mit ZF die Stromversorgung für die Hybridvarianten der S-Klasse von
Mercedes und des 7er-BMW produziert, und der Li-Tec. Der Konzern habe keinen
Zeitdruck bei der Partnersuche, sagte Grotendorst. "Möglichst bis Ende des Jahres"
solle aber eine Entscheidung getroffen werden. [Handelsblatt, 17.06.2010]
Tabelle zu Kooperationen der Automobilhersteller
Hersteller
Zulieferer
Batterietyp
Audi
Sanyo (Japan)
Lithium-Ionen
BMW
Conti (D), Johnson Controls-SAFT (F), Cobasys
(US)
Lithium-Ionen, NickelMetallhydrid
BMW-Mini
AC Propulsion, A123 Zellen vom Typ"18650"
Lithium-Ionen
Bosch
Samsung SB LiMotive (Korea)
Lithium-Ionen
Continental
Enax (Japan)
Lithium-Ionen
GM
Conti (D) /A123 (US), LG (Korea)/Chem (US),
Cobasys (US)
Lithium-Ionen, NickelMetallhydrid
Honda
Sony, Yuasa (Japan)
Lithium-Ionen
MercedesBenz
Conti (D)/Johnson Controls-SAFT (F), Hitachi
(Japan), LiTec (D), Cobasys (US)
Lithium-Ionen, NickelMetallhydrid
MercedesSmart
MesDEA AC Propulsion/"18650", LiTec (D)
Natrium-Nickelchlorid,
Lithium-Ionen
Mitsubishi
Yuasa (Japan)
Lithium-Ionen
Nissan
NEC-AESC (Japan)
Lithium-Ionen
PSA
Yuasa (Japan)
Lithium-Ionen
Renault
NEC-AESC (Japan)
Lithium-Ionen
Think
MesDEA, A123
Natrium-Nickelchlorid,
Nickel-Metallhydrid
Tesla
AC Propulsion, "18650"
Lithium-Ionen
Toyota
Panasonic (Japan)
Nickel-Metallhydrid, LithiumIonen
Volkswagen
Sanyo, Toshiba (Japan)
Lithium-Ionen
/http://www.auto-motor-und-sport.de/eco/vw-elektroantriebe-mit-toshiba-979575.html/
21 Hinweiise auf den Aufwand in der B
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Quelle:: Bohr 2009b
23 Quelle:: Bohr 2009b
Quelle:: Bohr 2009b
24 Quelle:: Bohr 2009b
Quelle:: Göschel, Magna Ste
eyer, “Die Elektrifizie
erung des Antriebsstr
A
ranges“, Fu
uschl,
2009
25 Systems Analysis and Technology Evaluation
at the Research Centre Jülich
Many of the issues at the centre of public attention can only be dealt with by an
interdisciplinary energy systems analysis. Technical, economic and ecological
subsystems which interact with each other often have to be investigated
simultaneously. The group Systems Analysis and Technology Evaluation (STE) takes
up this challenge focusing on the long-term supply- and demand-side characteristics
of energy systems. It follows, in particular, the idea of a holistic, interdisciplinary
approach taking an inter-linkage of technical systems with economics, environment
and society into account and thus looking at the security of supply, economic
efficiency and environmental protection. This triple strategy is oriented here to
societal / political guiding principles such as sustainable development. In these fields,
STE analyses the consequences of technical developments and provides scientific
aids to decision making for politics and industry. This work is based on the further
methodological development of systems analysis tools and their application as well
as cooperation between scientists from different institutions.
Head: Jürgen-Friedrich Hake
Forschungszentrum Jülich
Institut für Energieforschung (IEF)
Systems Analysis and Technology Evaluation (IEF-STE)
Wilhelm-Johnen-Straße
52428 Jülich
Tel.: +49-2461 61-6363
Fax: +49-2461 61-2540
Email : [email protected]
Internet: www.fz-juelich.de/ief-ste
26