Von Materialauswahl bis Prototypenbau BMW eröffnet Kompetenzzentrum Batteriezelle

Blick in das Batterielabors des neu eröffneten Kompetenzzentrums Batteriezelle von BMW
Blick in das Batterielabors des neu eröffneten Kompetenzzentrums Batteriezelle von BMW

BMW bündelt sein Wissen zur Batteriezelle in einem neuen Kompetenzzentrum in München. Ziel dieses Kompetenzzentrums ist es, die Technologie der Batteriezelle voranzutreiben und die Produktionsprozesse vollständig zu durchdringen.

Das neue Kompetenzzentrum bildet die gesamte Wertschöpfungskette der Batteriezelltechnologie ab, von der Forschung und Entwicklung über die Zusammensetzung und das Design der Batteriezelle bis hin zur Produzierbarkeit in Großserie. Mit dem neuen Kompetenzzentrum wird das gesamte Know-how gebündelt und die Basis für den weiteren Ausbau gelegt. Mit kurzen Wegen und übergreifender Zusammenarbeit wird eine vollständige, transparente und nachhaltige Zellentwicklung erreicht. Wichtig ist dabei, dass von Beginn das Recycling mit bedacht wird.

BMW investiert in das Kompetenzzentrum insgesamt 200 Millionen Euro und beschäftigt dort 200 Mitarbeiter. Mit dieser Investition stellt das Unternehmen nicht nur technologisch die Weichen, sondern sichert auch Arbeitsplätze und Schlüsselqualifikationen. Gemeinsam mit den Beschäftigten will der Hersteller die Zukunft der Elektromobilität gestalten.

Materialauswahl essentiel

Im neuen Kompetenzzentrum Batteriezelle entwickelt BMW die Batteriezellen der nächsten Generationen. Im Fokus stehen dabei kundenrelevante Funktionen wie eine Verbesserung der Energiedichte, der abrufbaren Spitzenleistung,  der Lebensdauer, der Sicherheit, der Ladeeigenschaften, des Verhaltens bei unterschiedlichen Temperaturen und die Senkung der Kosten der Batterie. Aus diesen Anforderungen leitet sich das Ziel ab, die für den Einsatz in Fahrzeugen besten Batteriezellen zu entwickeln.

Dabei spielt die Auswahl der richtigen Materialien eine entscheidende Rolle. Die Experten des Kompetenzzentrums forschen daher ständig nach innovativen Materialien und vergleichen diese systematisch miteinander. Hieraus entstehen neue Materialsets für die einzelnen Bestandteile der Batteriezelle: Anode, Kathode, Elektrolyt und Separator. Das Zusammenspiel der Materialien – die Zellchemie – leistet wiederum einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung des Zelldesigns.

Um jederzeit Zugriff auf die aktuellen Entwicklungen und den Wissensstand zu haben, arbeitet der Automobilhersteller entlang der gesamten Wertschöpfungskette mit Partnern zusammen. Die Kooperationen reichen von wissenschaftlichen Institutionen und Universitäten über etablierte Firmen bis hin zu Start-Ups. Dadurch sichert sich das Unternehmen Know-how, ist unabhängig von einzelnen Entwicklungen, kann Synergien schaffen und letztendlich auch die Entwicklungszeiten verkürzen.

Ideale Zusammensetzung ermitteln

In den neuen Entwicklungslaboren und Anlagen befassen sich internationale Experten mit der Weiterentwicklung der Batteriezelle in der chemischen Zusammensetzung und dem Design. Simulationen und chemische Analysen unterstützen dabei die Zellentwicklung von Anfang an.

Bereits seit 2008 analysiert BMW Batteriezellen und kann dank dieser langjährigen Erfahrung auf ein umfassendes Know-how im Bereich der Zellanalyse zurückgreifen. Das Labor des neuen Kompetenzzentrums verfügt über den neuesten Stand der Technik und Methodik und kann so das vorhandene Wissen weiter vertiefen, verschiedene Trends für zukünftige Batteriezellen verfolgen und die Entwicklungen selbst mitgestalten. Bereits seit mehreren Jahren produziert das Labor selbst entwickelte Versuchszellen in kleinen Formaten. Das Ziel dabei ist, aus der Vielzahl an Materialien und Varianten die ideale Zusammensetzung zu ermitteln. Dabei wird großer Wert auf den Einsatz von minimalen Mengen an Material bei maximal ermittelten Eigenschaften gelegt.  Bewährt sich eine Zelle in den ersten Tests zu Lebensdauer oder Ladeverhalten, wird sie in einem größeren Format weiteren Tests unterzogen. Hierfür steht eine ganze Testfeldhalle mit einer Vielzahl an Testvariationen zur Verfügung. Zudem können die Experten auf ein eigenes, hausinternes Sicherheitslabor zurückgreifen und die Batteriezellen auf ihre Widerstandsfähigkeit unter extremen Bedingungen prüfen.

Die Münchner stellen für zukünftige Batteriezellgenerationen sicher, dass diese in Großserie produzierbar sind. Das Kompetenzzentrum verfügt über ideale Rahmenbedingungen und hochwertige Anlagen, die dem Industriestandard etablierter Zellhersteller entsprechen. Produktionstechnologien der Zukunft werden hier realisiert. Dabei ist entscheidend, im Bereich der Zellformate flexibel zu bleiben, um für unterschiedliche Entwicklungen weiter offen zu sein.

Die Produktion der Batteriezell-Prototypen ermöglicht es, die Wertschöpfungs-Prozesse der Zelle vollständig zu analysieren und zu verstehen. Ergänzt um die Inhouse-Produktionskompetenz ist BMW damit in der Lage, die chemische Zusammensetzung, die Zellmechanik und das Zelldesign der Batteriezellen konkret in Auftrag zu geben. Künftig kann das Unternehmen potenzielle Lieferanten für die Zellproduktion entsprechend den eigenen Vorgaben befähigen.

Recycling im Blick

Batterien, die nicht mehr für den Einsatz im Fahrzeug geeignet sind, können in stationären Speichersystemen eingesetzt werden. Für Batterien, die auch als Stationärspeicher nicht mehr verwendet werden können, verfolgt BMW ein durchdachtes Recycling der Batteriezellen. Im Zuge der Entwicklung des i3 und danach wurden tragfähige Recycling-Techniken gemeinsam mit Partnern entwickelt. Jetzt werden diese und weitere Recycling-Methoden in einen industriellen Maßstab überführt. Das macht das Unternehmen wieder gemeinsam mit Partnern. Ziel: eine Recyclingquote von über 90 Prozent. Auch bei der Konstruktion der Batteriezellen wird Wert daraufgelegt, dass diese später effizient recyclebar sein werden.

Um die Recyclingquoten weiter zu erhöhen, erprobt das Unternehmen im  hauseigenen Recycling- und Demontage-Zentrum fortlaufend Recyclingkonzepte für neue Fahrzeugkomponenten.