Wie können europäische Hersteller in der Batteriezellfertigung mit Asien mithalten? Eine aktuelle Studie von EDAG liefert Antworten. Sie analysiert 35 innovative Technologien für die Herstellung von Lithium-Ionen-Pouchzellen und vergleicht deren Einfluss auf Produktionsprozesse, Flächenbedarf und Kosten. Ein Muss für alle, die eine Batteriezellfertigung planen, erweitern oder neu denken.
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Europa unter Strom und Druck
Der globale Batteriemarkt wächst rasant, angetrieben von der E-Mobilität. Doch während asiatische Hersteller rund 92 % der weltweiten Zellproduktion dominieren, bleibt Europas Anteil gering. Die EU will diese Abhängigkeit durch den Aufbau eigener Produktionskapazitäten verringern. Der Weg dorthin ist anspruchsvoll: Komplexe Technologien, hohe Ausschussraten, mangelnde Skalierbarkeit und geopolitische Unsicherheiten bremsen viele Projekte aus.
Vergleich innovativer Technologien
Die Studie „Batteriezellfertigung: Implementierung und Vergleich innovativer Technologien“ von EDAG analysiert, wie innovative Technologien die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Batteriezellfertigung steigert. Im Mittelpunkt stehen 35 Technologien entlang der Prozessschritte Elektrodenfertigung und Zellassemblierung. Diese Technologien wurden systematisch bewertet, Wechselwirkungen identifiziert und beispielhaft drei Layoutkonzepte entwickelt, die aufzeigen, wie sich Produktionsflächen, Investitionskosten (CAPEX) und Betriebskosten (OPEX) reduzieren lassen.
Wechselwirkungen: Technologien im Kontext
Die Zellchemie und das Format einer Batteriezelle bestimmen maßgeblich die Gestaltung der Produktionsprozesse und eingesetzten Technologien. Änderungen der Zellchemie erfordern oft Anpassungen entlang der gesamten Produktionskette. Das gewählte Zellformat wiederum bestimmt die Art der Zellassemblierung. Zudem können innovative Technologien in der Batterietechnologie komplexe Wechselwirkungen aufweisen. Diese Wechselwirkungen bergen Risiken, aber auch Chancen – vorausgesetzt, sie werden frühzeitig erkannt.
„Die Innovation liegt nicht in der Einzeltechnologie, sondern darin, wie das Produkt bewertet und in Prozessketten integriert wird. Genau hier setzen unsere Analysen an.“
Dr. Ing. Anselm Lorenzoni, Experte Batteriezellfertigung, Planung Smart Factory, EDAG.
Technologievergleich: 35 innovative Technologien, drei Layouts
Die Studie gliedert sich in zwei Hauptteile:
1. Technologieanalyse
Es wurden 35 Technologien untersucht. Die nachfolgende Auflistung zeigt eine Auswahl der Technologien:
Elektrodenfertigung:
- Mischen: Doppelschneckenextruder, Inline Dispergierer
- Beschichten: Siebdruckverfahren, Trockenbeschichtung
- Trocknen: Dioden-Laser-Trocknung, lichtinitiierte thermische Emission
- Kalandrieren: rotierende Walzenpaare mit Inspektionstechnik
- Schneiden: Laserschneiden
- Vakuumtrocknung: Rolle-zu-Rolle-Nachtrockner
Zellassemblierung:
- Vereinzeln: Laserschneiden
- Wickeln & Stapeln: Laminationsverfahren
- Kontaktieren: Laserschweißen
- Einhausen: Laserschweißen
Hinweis: Die vollständige Liste untersuchter Technologien inklusive Bewertung finden Sie in der Studie.
2. Konzeptlayouts und BewertungAuf Basis dieser Analysen wurden beispielhaft drei Konzeptlayouts für die Batteriezellfertigung entwickelt und mit dem Stand der Technik (SoA) verglichen.
- Layout 1 zeigt eine verbesserte Qualität bei minimaler Flächeneinsparung
- Layout 2 überzeugt durch verbesserte Qualität, hohe Produktionsgeschwindigkeit sowie Reduktion der Gesamtfläche von über 10.000 Quadratmetern
- Layout 3 besticht durch höchste Produktionsgeschwindigkeit, bei reduzierter Fläche von mehr als 8.000 Quadratmeter
Alle drei Konzeptlayouts ermöglichen Kosteneinsparungen in Millionenhöhe.
Virtuelle Batteriezellfertigung: Risiken minimieren, Potenziale maximieren
Ein zentrales Werkzeug zur technologischen und wirtschaftlichen Bewertung bietet die virtuelle Batteriezellfertigung. Sie ermöglicht es, komplette Produktionsszenarien realitätsnah und interaktiv abzubilden, lange bevor reale Produktionslinien aufgebaut werden. Dabei werden reale Daten mit simulationsgestützten Modellen innovativer Technologien verknüpft, um Wechselwirkungen zwischen einzelnen Prozessschritten, Ressourceneinsatz und Auswirkungen gezielt zu analysieren. Die zugrundeliegenden Daten werden dabei strukturiert über eine eigene Domäne organisiert, was die Vergleichbarkeit und Skalierbarkeit optimiert.
„Auf Basis der virtuellen Batteriezellfertigung simulieren wir komplette Produktionslinien und machen die Auswirkungen innovativer Technologien sofort sichtbar – Technologien können direkt verglichen werden.“
Philipp Hummel, Senior Manufacturing Engineer, Planung Smart Factory EDAG
Mittels Virtual-Reality-Anwendungen können Planer und Stakeholder virtuelle Fertigungsbereiche betreten, Technologien auswählen und Kennzahlen wie CAPEX, OPEX, Flächenbedarf oder Skalierbarkeit vergleichen. So entsteht eine intuitive Umgebung, die nicht nur technisch überzeugt, sondern auch die Zusammenarbeit zwischen Fachbereichen verbessert.
Die virtuelle Batteriezellfertigung ermöglicht eine valide, datenbasierte Entscheidungsfindung in frühen Planungsphasen. Sie beschleunigt die Bewertung technologischer Optionen hinsichtlich Effizienz und Nachhaltigkeit, reduziert Integrationsrisiken und deckt Kostensenkungspotenziale frühzeitig auf.
Handlungsempfehlungen für Zellhersteller, Maschinenbauer und Technologieanbieter:
- Frühzeitig Wechselwirkungen evaluieren: Technologien im Kontext betrachten, nicht isoliert
- Virtuelle Tools nutzen: Simulation und digitale Zwillinge unter Einbindung von Machine-Learning- und KI-Anwendungen
- Standardisierung mitdenken: Hohe TRL-Werte sichern Planungssicherheit
Fazit: Von der Idee zur skalierbaren Produktion – mit virtueller Batteriezellfertigung
Die Analyse von 35 innovativen Fertigungstechnologien und deren Bewertung innerhalb dreier Konzeptlayouts zeigt: Effizienzsteigerungen, Flächeneinsparungen und Kostensenkungen sind realisierbar, wenn Wechselwirkungen erkannt und systematisch berücksichtigt werden.
Die vorgestellten Layoutkonzepte sind mehr als theoretische Szenarien – sie demonstrieren konkret, was mit virtueller Batteriezellfertigung bereits heute möglich ist. Durch die frühzeitige Verknüpfung realer Prozessdaten mit digitalen Modellen wird eine valide Entscheidungsgrundlage geschaffen, die technologische Unsicherheiten reduziert und die Umsetzung industrieller Batteriezellfertigung beschleunigt.
Die virtuelle Batteriezellfertigung ist damit nicht nur ein Werkzeug, sondern ein strategischer Enabler für den Aufbau einer wettbewerbsfähigen, flexiblen und nachhaltigen Batteriezellproduktion in Europa.
Dank an Partner
Die Erstellung der Studie „Batteriezellfertigung: Implementierung und Vergleich innovativer Technologien“ war nur durch die engagierte Mitwirkung zahlreicher Partner möglich. EDAG dankt allen beteiligten Zellherstellern, Maschinenbauern, Forschungseinrichtungen und Technologieanbietern, die durch ihr Fachwissen, ihre Daten und ihre Offenheit maßgeblich zum Erfolg dieser Analyse beigetragen haben.
Jetzt aktiv werden: Kooperation statt Alleingang
Der Aufbau einer effizienten Batteriezellfertigung in Europa gelingt nur durch enge Zusammenarbeit. EDAG lädt Hersteller, Technologieanbieter und Forschungseinrichtungen ein, gemeinsam die aufgebaute Datenbank innovativer Fertigungstechnologien weiterzuentwickeln und neue Erkenntnisse zu teilen. Bei weiteren Fragen können Sie sich jederzeit an unseren Experten Philipp Hummel, Senior Manufacturing Engineer, Planning Smart Factory, wenden. Oder laden Sie die Studie hier herunter, informieren Sie sich und beteiligen Sie sich aktiv an der Gestaltung der Batteriezellfertigung in Europa.
