Die Batteriezellfertigung ist von zentraler Bedeutung für die Mobilität der Zukunft und die Energiewende in Europa. Der Bedarf an Batterien wächst rasant, vor allem durch den wachsenden Markt für Elektrofahrzeuge. Auch stationäre Energiespeicher treiben die Nachfrage an. Gleichzeitig ist Europa im Bereich Batterietechnologie stark von Importen abhängig, insbesondere aus China. Diese Abhängigkeit gefährdet die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Automobilindustrie. Durch gezielte Innovationen und eine effiziente und nachhaltige Produktionsstrategie bietet sich die Chance, diese Abhängigkeit zu reduzieren.
Status quo: Europa in der Abhängigkeit
Derzeit wird der globale Markt für Batteriezell-Produktionstechnologien zu rund 92 Prozent von Asien kontrolliert, während Europas Anteil gerade einmal bei 8 Prozent liegt (Quelle: G. Grandl et al.: Battery Manufacturing 2030). Lithium-Ionen-Batterien dominieren aktuell den Markt aufgrund ihrer hohen Energiedichte und langen Lebensdauer.
Die Produktion der Batteriezellen ist der wirtschaftlich bedeutendste Teil der gesamten Batterie-Wertschöpfungskette – und hier droht die Gefahr einer wachsenden wirtschaftlichen Abhängigkeit europäischer Unternehmen.
Für eine zukunftsfähige Batteriezellproduktion in Europa müssen eigene Produktionsanlagen entwickelt und optimiert werden. Energieeffiziente Zellchemien, recycelbare Batterien und eine effiziente, nachhaltige Produktion sind dabei Innovationsfelder, die Europa im globalen Wettbewerb voranbringen können.
Einsparung von Investitions- und Betriebskosten in Millionenhöhe
Ein entscheidender Hebel zur Optimierung der Batteriezellfertigung liegt in der frühzeitigen Evaluation innovativer Technologien und Prozessketten. So lassen sich beispielsweise durch innovative Fertigungstechnologien Produktionsflächen deutlich reduzieren und damit verbunden enorme Investitionskosten sparen. Ein klassisches Beispiel hierfür ist die Einführung eines neuen Beschichtungsverfahrens wie die Trockenbeschichtung, wie das nachfolgende Konzeptlayout zeigt.
Abbildung: EDAG Group, Layoutkonzept Batteriezellfertigung
Das Konzeptlayout zeigt, dass durch innovative Produktionsplanung – wie in diesem Beispiel dargestellt – Flächeneinsparungen von rund 8.000 Quadratmetern möglich sind. Das spart nicht nur Platz, sondern auch Millionen Euro an Investitions- und Betriebskosten.
Automatisierung spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle. Fiktive Modellrechnungen aus EDAG Group-Projekten zeigen, dass bei einem Rohmaterialbedarf für Lithium-Ionen-Batteriezellen (NMC811) mit einer Energiekapazität von 15 Gigawattstunden Ausschussraten von bis zu 50 Prozent auftreten können. Das entspricht Kosten von etwa 115 Millionen Euro allein durch den Materialausschuss der Kathoden-Rohmaterialien (Betrachtungszeitraum 1 Jahr, Rohstoffpreis Stand 09/2024). Die vorgenannten Berechnungen beziehen sich auf eine Zellchemie, die sich im Wesentlichen wie folgt zusammensetzt: Die Anode besteht hauptsächlich aus Graphit. Die Kathode enthält Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxiden im Verhältnis 8:1:1 (80 % Nickel, 10 % Mangan und 10 % Cobalt) und das organische Lösungsmittel NMP (N-Methyl-2-Pyrrolidon). Der Separator besteht aus Polypropylen und dem Additiv Aluminiumoxid. Der Elektrolyt besteht aus Lithiumhexafluorophosphat und Lösungsmitteln.
Durch den gezielten Einsatz von Automatisierung und optimierten Produktionsprozessen kann die Ausschussrate signifikant reduziert werden – ein wesentlicher Schritt, um die Wirtschaftlichkeit der Batteriezellproduktion zu verbessern.
Digitalisierung und Prozessoptimierung als Schlüssel zur Effizienzsteigerung
Digitale Lösungen wie Prozesssimulationen und der Einsatz von digitalen Zwillingen unterstützen dabei, Schwachstellen in der Produktion frühzeitig zu identifizieren und Produktionsprozesse optimal zu gestalten. Ein Beispiel dafür ist die Simulation von Produktionsprozessen zur Reduzierung des Flächenbedarfs und zur Minimierung der Ausschussraten durch Automatisierung, wie zuvor erwähnt. Dies führt nicht nur zu einer Kostensenkung, sondern auch zu einer nachhaltigeren, den EU-Anforderungen entsprechenden Produktion.
Kooperationen als Wettbewerbsvorteil
Die Zukunft der Batteriezellfertigung in Europa liegt aus der Sicht von EDAG Group aber nicht nur in innovativen Technologien und Prozessketten. Ebenso wichtig sind Kooperationen über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg. Partnerschaften zwischen Batteriezellherstellern, dem Maschinen- und Anlagenbau, Technologieanbietern und Systemintegratoren schaffen Synergien und stärken die europäische Wettbewerbsposition im globalen Markt. Gemeinsam lassen sich neue Innovationspotenziale erschließen und die Leistungsfähigkeit der europäischen Batteriezellproduktion steigern.
Wertschöpfung für Europa: Wirtschaftliche und technologische Chancen
Eine starke europäische Batteriezellproduktion trägt nicht nur zur Unabhängigkeit von asiatischen Herstellern bei, sondern schafft auch neue Arbeitsplätze und stärkt die Wirtschaftskraft Europas. Sie fördert die Entwicklung einer innovativen Wertschöpfungskette, die für die Zukunft der Elektromobilität und die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende entscheidend ist.
Whitepaper „Innovative Technologien und Prozessketten für eine zukunftsfähige Batteriezellproduktion in Europa“
Sie möchten mehr darüber erfahren, wie Europa auf dem Batteriezellmarkt bestehen kann?
Unser Whitepaper „Innovative Technologien und Prozessketten für eine zukunftsfähige europäische Batteriezellproduktion“ bietet Einblicke in die aktuelle Lage der Batteriezellproduktion in Europa und zeigt, wie eine kosteneffizientere, nachhaltigere und flexiblere Batteriezellfertigung in Europa realisiert werden kann. Im Whitepaper finden Sie unter anderem:
- Einen Überblick über die globale Marktstruktur und Prognosen zur globalen Batteriezellproduktion sowie Herausforderungen für europäische Hersteller
- Einblicke in innovative Technologien und Prozessketten sowie deren Auswirkungen auf die Produktion
- Ein Konzeptlayout (Blueprint) einer Produktionsanlage, basierend auf aktuellem Stand der Technik und ein Konzeptlayout innovativer Batteriezellfertigung
- Informationen zu einer Datenbank innovativer Technologien für die Batteriezellfertigung
Entwickeln Sie Ihre Produktionsstrategie weiter mit Expertenwissen zu innovativen Technologien und Prozessketten, indem Sie unseren Experten Philipp Hummel, Senior Manufacturing Engineer, kontaktieren. Oder downloaden Sie hier kostenlos unser Whitepaper "Innovative Technologien und Prozessketten für eine zukunftsfähige Batteriezellproduktion in Europa".
