Kompetenzzentrum Batteriezelle: Schweißen des Zellgehäuses. (Bilder: BMW Group)

Von Rohstoff bis Recycling:

BMW entwickelt nachhaltigen Wertstoffkreislauf für Batteriezellen

Nachhaltigkeit spielt eine zentrale Rolle beim Ausbau der Elektromobilität. Die BMW Group hat sich daher zum Ziel gesetzt, einen geschlossenen und nachhaltigen Wertstoffkreislauf für Batteriezellen aufzubauen. Mit einem neuen Pilotwerk in der Nähe von München zur Fertigung von Lithium-Ionen-Batteriezellen geht das Unternehmen den nächsten Schritt, um den gesamten Wertschöpfungsprozess für Batteriezellen nachhaltig zu gestalten: von der Auswahl der Materialien über die Zusammensetzung und das Design der Batteriezelle bis hin zu einer seriennahen Produktion und dem Recycling.

Milan Nedeljković, Mitglied des Vorstands der BMW AG, Produktion: „Im neuen Pilotwerk werden wir unsere Kompetenz im Bereich der Produktion von Batteriezellen vertiefen. Wir werden in der Lage sein, neue Anlagentechnik zu testen und innovative Produktionsabläufe zu erproben. Unser Ziel ist, die seriennahe Produktion von Batteriezellen hinsichtlich Qualität, Performance und Kosten zu optimieren. Mit diesem neuen Pilotwerk schließen wir die letzte Lücke entlang der Wertschöpfungskette von der Entwicklung der Batteriezelle über die Fertigung von Modulen und Antriebskomponenten bis zum Verbau fertig montierter Hochvoltspeicher in unseren Fahrzeugwerken. Damit sind wir der erste Automobilhersteller, der die gesamte Prozesskette des elektrischen Fahrens abdeckt.“

Frank Weber, Mitglied des Vorstands der BMW AG, Entwicklung: „Bis 2023 wird die BMW Group 25 elektrifizierte Modelle auf der Straße haben und die Elektrifizierung konsequent bei allen Marken und Modellreihen weiter erhöhen. Mit der kontinuierlichen Erweiterung und unserer umfassenden Batteriezellenkompetenz setzen wir wichtige Impulse für mehr Nachhaltigkeit. Dabei sorgt die eDrive-Technologie unserer Modelle für markentypische Dynamik und Fahrspaß.“ Weber weiter: „Wir haben nicht nur die leistungsfähigste Batteriezelle im Blick, sondern betrachten auch ihre gesamte Wertschöpfung. Deshalb bauen wir gemeinsam mit unseren Partnern einen geschlossenen Wertstoffkreislauf für Batteriezellen.“

Das Pilotwerk soll in Parsdorf bei München entstehen und wird Ende 2022 mit rund 50 Mitarbeitern den Betrieb aufnehmen. Das Gesamtprojektvolumen beträgt knapp 110 Millionen Euro.

Das Bundeswirtschaftsministerium und das bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie unterstützen das Vorhaben im Rahmen des europäischen Förderprozesses IPCEI (Important Projects of Common European Interest).

Seriennahe Produktion

Erst im November 2019 hatte das Unternehmen ein eigenes Kompetenzzentrum Batteriezelle in München eröffnet, in dem es die gesamte Wertschöpfungskette der Batteriezelltechnologie abbildet, von der Forschung und Entwicklung über die Zusammensetzung und das Design der Batteriezelle bis hin zur Produzierbarkeit.

Ziel des neuen Pilotwerk ist es, die Batteriezellen in ihrer Leistungsfähigkeit weiterzuentwickeln und in Großserie zu produzieren. Hierfür sollen innovative Produktionsprozesse und -anlagen entwickelt und auf einer Fläche von 14.000 m² aufgebaut werden. Der Fokus liegt vor allem darauf, in der Produktion die Effizienz, die Kosten und die Qualität zu optimieren.

Dank der Batteriezellenforschung seit 2008, des Know-hows aus dem Kompetenzzentrum Batteriezelle und künftig eben auch aus dem Pilotwerk kann BMW die für den Kunden optimale Batteriezelltechnologie in kürzest möglicher Umsetzungszeit zur Serienreife bringen und Lieferanten für die Batteriezellproduktion entsprechend den eigenen Vorgaben befähigen.

Dosieren und Mischen der Elektrodenpaste.

Zukünftige Batteriezelle wird recyclingfähig

Um einen wirksamen Beitrag zum Klimaschutz zu erreichen, ist es notwendig, die gesamthafte Ökobilanz aller Komponenten eines Fahrzeugs zu verbessern und dabei auch die Partner einzubeziehen. Das gilt gerade für die energieintensive Herstellung der Batteriezellen für Elektrofahrzeuge. Bei einem vollelektrischen Fahrzeug entfallen bis zu 40 Prozent der CO2-Emissionen allein auf die Herstellung der Batteriezellen.

Für die Entwicklung einer innovativen und nachhaltigen Batteriezelltechnologie arbeitet die BMW Group im Rahmen eines gemeinsamen Technologiekonsortiums mit dem schwedischen Batteriehersteller Northvolt sowie dem belgischen Entwickler von Batteriematerialien Umicore zusammen. Die Zusammenarbeit befasst sich mit dem Aufbau einer kompletten, nachhaltigen Wertschöpfungskette für Batteriezellen in Europa und erstreckt sich von der Entwicklung über deren Fertigung bis zum Recycling.

Northvolt wird hierfür ab 2024 Batteriezellen in der derzeit im Bau befindlichen Northvolt Gigafactory im nordschwedischen Skellefteå fertigen. Die benötigte Energie für die Herstellung der Batteriezellen wird Northvolt regional in Nordschweden zu 100 Prozent aus Wind- und Wasserkraft gewinnen.

Umicore wird zur Entwicklung einer nachhaltigen Batteriezelle in Europa beitragen. Schon bei der Entwicklung der Batteriezellen wird dabei konsequent auf ein recycelbares Zelldesign geachtet. Das Recycling von Batteriekomponenten am Ende ihres Lebenszyklus spielt eine entscheidende Rolle, um bei stark steigender Nachfrage nach Batteriezellen den Wertstoffkreislauf über eine umfassende Wiederverwertung der Rohstoffe bestmöglich zu schließen.

100% Grünstrom

Mit seinen Zellherstellern hat BMW vertraglich vereinbart, dass diese bei der Produktion der fünften Generation von Batteriezellen nur noch Grünstrom verwenden. Bei steigendem Volumen wird der Einsatz von Grünstrom dafür sorgen, innerhalb der nächsten zehn Jahre rund zehn Millionen Tonnen CO2 einzusparen. Zum Vergleich: Das ist etwa die Menge an CO2, die eine Millionenstadt wie München pro Jahr emittiert.

Die fünfte Generation der Batteriezelle kommt noch in diesem Jahr mit dem BMW iX3 auf die Straße und wird ab dem kommenden Jahr in weiteren Produkten wie dem BMW iNext und dem BMW i4 ausgerollt.

IPCEI: Europäisches Förderprogramm zu innovativen und nachhaltigen Batteriezellen aus europäischer Produktion

Aktuell arbeitet das deutsche Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit der dortigen sowie der europäischen Industrie an zwei Förderprogrammen zur Batteriezellinnovation. Sie werden als sogenannte »Important Projects of Common European Interest« (IPCEI) realisiert und umfassen Projekte aus zahlreichen europäischen Mitgliedstaaten.

Die Vorhaben aus den beiden Förderprogrammen decken die Batteriewertschöpfungskette von den Rohstoffen und Funktionsmaterialien über die Zellfertigung und -integration bis hin zur Zweitnutzung und dem Recycling umfassend ab. Ziel ist es, dass die in Deutschland und Europa aufgebaute Wertschöpfungskette innovativ bei ihren Technologien ist, aber auch höchste Ansprüche an Nachhaltigkeit und CO2-Intensität der Produktion erfüllt. Daher sind Forschung und Innovation ebenso wie die Industrialisierung neuer Technologien Gegenstand der Vorhaben. Das BMWi unterstützt die beiden Förderprogramme mit über einer Milliarde Euro.

Durch die im Förderprogramm verfolgten Forschungsthemen kann die BMW Group bis ins Detail die chemische Zusammensetzung, die Zellmechanik, das Zelldesign und den Produktionsprozess weiterentwickeln. Die Hersteller von Batteriezellen können auf dieses Know-how aufbauen und es zielgerichtet in eine nachhaltig erfolgreiche Industrialisierung überführen.

www.bmw.at


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