Auf den Punkt gebracht: Akkus – vom Stiefkind zum Hype

Volkswagen hat 2020 weltweit rund 230.000 E-Autos abgesetzt: 2,5 % der gesamten Produktion. In diesem Jahr sind bereits 800 000 Einheiten geplant (Abb. 1).

Auch die weiteren Wachstumsraten sind beträchtlich. Folgt man einer Studie der Boston Consulting Group so werden die weltweiten Marktanteile für E-Autos von derzeit 3 % über 7 % im Jahr 2025 bis auf 18 % in 2030 ansteigen (Abb. 2).

Der deutsche Batteriemarkt hat 2020 vs. Vorjahr ein Wachstum von 35 % auf 5,9 Mrd. € erzielt (Abb. 3). Lithium-Ionen-Batterien hatten mit 3 Mrd. € Volumen den größten Anteil, bei einem Wachstum von 63 %. Applikationen waren hier E-Autos, Elektrowerkzeuge, E-Bike und Smartphones. Ebenfalls zugelegt haben auch sonstige Batterien wie Nickel-Cadmium, Alkali-Mangan, Zink-Luft etc.. Der Markt von Blei-Batterien schrumpfte dagegen um 26 % auf 740 Mio. €. Anwendungen sind hier Starter-Batterien für Autos oder Puffer-Batterien für Rechenzentren oder Krankenhäuser. Insgesamt ist der deutsche Batteriemarkt im Zeitraum 2014 bis 2020 um 172 % gewachsen, was die wachsende Bedeutung von Energiespeichern zeigt.

Neue Batterie-Generation im EQS

Abb. 4: Endkontrolle eines EQS in der Mercedes Factory 56 in SindelfingenAls im Mai d. J. das neue elektrische Flaggschiff von Mercedes vorgestellt wurde, ging auch eine neue Batteriegeneration an den Start. Bei einer Leistung von bis zu 385 KW wird der EQS mit einer Batterie von über 100 KWh versorgt. Beim EQC kamen Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz, deren Kathoden im Material-Verhältnis 6:2:2 aus Nickel, Kobalt und Mangan bestanden. Im EQS wurde jetzt der Kathoden-Material-Mix auf 8:1:1 verbessert. Insbesondere der ökologisch und sozial fragwürdige Rohstoff-Abbau von Kobalt konnte hier reduziert werden.

Die neuen Batteriezellen kauft Daimler bei den chinesischen Unternehmen CATL und Farasis ein.

Top 10 Batteriehersteller weltweit

CATL aus China, die Nr. 1, hatte 2020 einen Weltmarktanteil von 24 %. Im 1. Quartal 2021 wurde eine Batteriekapazität von 14,4 GWh produziert. Hauptkunden sind Tesla, Peugeot, Hyundai, Honda, BMW, Toyota, VW und Volvo.

Nr. 2 ist Lucky Goldstar Chem aus Korea mit 23,5 % Weltmarktanteil produzierte 11,9 GWh im Q1. Größter Kunde ist Tesla.

Die japanische Panasonic ist Nr. 3 mit 18,5 % Weltmarktanteil und 9,1 GWh Produktion. Größter Kunde ist auch hier Tesla. Die TOP 3 halten mit 66 % zweidrittel des Weltmarktes. Die chinesische Built Your Dreams (BYD) folgt mit 6,7 % Weltmarktanteil auf Platz 4 mit einer Produktion von 3 GWh. Diese geht schwerpunktmäßig in die in die eigene E-Auto Produktion und zu einem kleineren Teil an andere innerchinesische E-Auto Hersteller. Platz 5 geht an Samsung SDI aus Korea mit 5,8 % Weltmarktanteil 2,3 GWh Produktion, gefolgt von SK Innovation ebenfalls Korea mit 5,4 % und 1,3 GWh.

Auf Platz 7 steht die China Aviation Lithium Battery Technology (CALB) mit 1,4 GWh Produktion. Nr. 8 ist die Japan Automotive Battery Supply (AESC) mit 0,8 GWh Produktion. Platz 9 belegt die chinesische Gotion High-Tech mit 0,8 GWh Produktion und Nr. 10 ist die japanische GS Yuasa mit 0,3 GWh Produktion. Alle Daten beziehen sich auf das 1. Quartal 2021.

Die Abhängigkeit von China bei batterierelevanten Rohstoffen ist weiterhin sehr groß (Abb. 5). Vor allem bei Lithium und Kobalt führt China mit weltweiten Raffinerie Kapazitäten von 89 % bzw. 69 % zu einer gefährlichen Kumulierung.

Abb. 5: Anteil von China an den globalen Kapazitäten zum Raffinieren der Batterie- Schlüssel-Rohstoffe Lithium, Cobalt und Nickel

In dem ZVEI Chart ‚Import von Zellen und Batterien nach Deutschland 2020' liegt Polen bei den in den heutigen Fahrzeugen gebräuchlichen Lithium-Ionen Batterien mit einem Volumen von 1,6 Milliarden € gleichauf mit China. Man darf aber nicht vergessen, dass das Importvolumen von Zellen und Batterien aus Europa von 2,6 Milliarden € im wesentlichen von chinesischen, koreanischen und japanischen Tochterfirmen produziert wird.

Batteriefabriken in Deutschland

In Kaiserlautern plant ein europäisches Konsortium der Firmen PSA-Opel mit Total und Saft eine Batteriezell-Produktion mit 24 GWh. Ebenso im Saarland, in Überherrn, plant Svolt für 2022 eine Kapazität von 24 GWh. Im thüringischen Erfurt baut CATL derzeit eine Kapazität von initial 14 GWh bis 100 GWh. In Bitterfeld-Wolfen haben sich Daimler und der türkische Autobauer Togg mit dem chinesischen Batterie-Hersteller Farasis zusammengetan, um bis 2022 eine Batteriefertigung mit 16 GWh aufzubauen. Northvolt und VW planen für 2024 eine Fertigung in Salzgitter mit 16 GWh mit Ausbau auf 24 GWh.

Die wohl bekannteste Batteriefertigung im Aufbau ist die Gigafactory von Tesla in Grünheide mit einer Kapazität von 100 GWh.

Zukunft: Festkörper-Batterien

Ein weiterer Hoffnungsträger sind Festkörper-Batterien: VW hat bisher insgesamt 300 Millionen Dollar in das amerikanische Unternehmen Quantumscape investiert. Deren Festkörper-Akkus sollen auf Zellebene mit einer Kilowattstunde pro Liter eine zirka doppelt so hohe Energiedichte ermöglichen wie herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus. Außerdem sollen die Ladezeiten erheblich sinken: Aktuell lädt beispielsweise der VW ID.4 – im besten Fall – in 25 Minuten Energie für 450 Kilometer Fahrt. Diese Ladezeit soll mit der Einführung der Festkörper-Akkus von Quantumscape im Jahr 2025 auf zwölf Minuten sinken.

Auf den Punkt gebracht:

1. Der deutsche Batteriemarkt wuchs 2020 beschleunigt um 35 % auf 5,9 Mrd. €. Der Anteil an Lithium-Ionen-Batterien erzielte ein Wachstum von 63 % vs. Vorjahr auf 3 Mrd. €.
2. Zwei Drittel der weltweiten Batteriekapazitäten sind in der Hand von CATL/China, LG Chem/Südkorea und Panasonic/Japan.
3. Die Rohstoff-Versorgung bzw. die Raffinerie- Kapazitäten für Lithium sind mit 89 % im chinesischen Eigentum, für Kobalt mit 69 %.
4. Mercedes hat in seinem im Mai vorgestellten EQS den Rohstoff-Mix der Batterie-Kathoden weiter verdichtet. Anstatt einem Material-Verhältnis 6:2:2 aus Nickel, Kobalt und Mangan wurde der Material-Mix auf 8:1:1 verbessert.
5. Derzeit beträgt die Minenproduktion von Lithium 82 000 t p. a.. Die Nachfrage soll aber gemäß dem Geological Survey bis 2030 auf 1,8 Mio. Tonnen steigen. Ob die Hauptförderländer Australien 40 000 t, Chile 18 000 t und China 14 000 t eine Steigerung der Fördermenge um das 22-fache bis 2030 schaffen, kann bezweifelt werden.

Lange galt die Batterie als Stiefkind, welche man als Commodity kostengünstig einkaufen sollte. Zwischenzeitlich ist aber den meisten Automotive CEOs klargeworden, dass der Zugriff auf die komplette Supply Chain vom Rohstoff über die Herstellung der Batteriezelle bis zum Batterie-Management-System existentiell für die E-Mobilität sein kann. Deshalb sind derzeit in Deutschland Batteriefabriken mit einer geplanten Batteriezellen-Kapazität von > 200 GWh bis 2024 im Bau. Ein dicker Wermutstropfen: es handelt sich zumeist um asiatische Hersteller.

Die deutsche Forschungsstruktur ist bei Festkörper-Batterien gut aufgestellt. Mit einer Verdopplung der Leistungsdichte und deutlich schnelleren Ladezeiten sollen Festkörper-Batterien bis Ende des Jahrzehnts in Großserie gehen.

Ich wünsche Ihnen eine schöne Urlaubszeit und bleiben Sie uns gewogen.

Es grüßt Sie herzlich

Hans-Joachim Friedrichkeit

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