Technologie

BMW setzt auf runde Batteriezellen, 6 Gigafactories bestätigt

Die BMW Group hat eine wichtige Ankündigung in Bezug auf Lithium-Ionen-Batterien für die kommende neue Generation von Elektroautos Neue Klasse gemacht, die für 2025 geplant ist.

Der deutsche Hersteller hat den Wechsel von prismatischen Zellen zu zylindrischen Lithium-Ionen-Batteriezellen (wie im Mai 2022 berichtet) offiziell bestätigt, die für die Neue-Klasse-Architektur optimiert sind.

Nach Angaben des Unternehmens wird die Umstellung auf ein neues Zellformat in Kombination mit einer verbesserten Chemie und einem neuen Batteriepack-Ansatz zu einer deutlich besseren Leistung, niedrigeren Kosten und einer geringeren Umweltbelastung in seinen Produktionsanlagen führen.

Die von BMW genannten Gewinne sind ziemlich groß, einschließlich einer Kostenreduzierung von bis zu 50 % auf Paketebene.

BMW Batterie-Rundzelle (rechts) neben prismatischer Batteriezelle (links)

Runde Batteriezelle von BMW

Runde Batteriezelle von BMW

Die neu entwickelte „BMW Rundzellen“B. für die BMW eDrive Technologie der sechsten Generation, haben einen Standarddurchmesser von 46 Millimetern, was dem der zylindrischen Batteriezellen des Typs 4680 von Tesla entspricht (siehe Zellanalyse und Demontage der Verpackung).

Es wird jedoch zwei verschiedene Höhen geben, die derzeit nicht bekannt gegeben werden. Einer der beiden kann 80 mm betragen, wie im Fall von Tesla-Zellen.

Laut BMW hat das Unternehmen die Zellgröße, Zellchemie und das Package grundlegend verfeinert, was im Vergleich zu prismatischen Batterien der 5. Generation zu Folgendem führen wird:

  • über 20 % höhere volumetrische Energiedichte
    (keine Info zur gravimetrischen Energiedichte)
  • bis zu 30 % höhere Reichweite (WLTP)
    also potenziell über 800 km (500 Meilen) Reichweite
  • bis zu 30 % verbesserte Ladegeschwindigkeit (von 10 % auf 80 % SOC)
  • bis zu 50 % niedrigere Kosten auf Paketebene
  • bis zu 60 % reduzierte CO2-Emissionen in der Zellproduktion
    (über Ökostrom und Sekundärmaterial)

Die Lithium-Ionen-Chemie scheint immer noch vom NCM-Typ zu sein, jedoch mit einem höheren Nickelgehalt und einem niedrigeren Kobaltgehalt in der Kathode. Auf der Anodenseite wird der Siliziumgehalt erhöht.

Nebenbei bemerkt, es besteht auch die Möglichkeit, runde LFP-Kathodenchemie zu verwenden, aber es wurde noch nichts bestätigt.

„Die Batterietechnologie der sechsten Generation bietet zudem erstmals die Möglichkeit, Lithium-Eisenphosphat (LFP)-Kathoden einzusetzen.“

Das neue Batteriepaket enthält keine Batteriemodule und kann von struktureller Art sein (wie im Fall von Teslas 4680), erfordert jedoch eine Bestätigung von BMW:

„Das Batteriesystem spielt eine Schlüsselrolle in der Karosseriestruktur der NEUEN KLASSE. Je nach Modell lässt es sich flexibel und platzsparend in den Bauraum integrieren („pack to open body“). Die Ebene des Zellmoduls ist somit eliminiert.“

Die Spannung des neuen Batteriesystems wird etwa 800 V betragen. Das DC-Schnellladen soll mit Strömen bis zu 500 A deutlich schneller sein. In Spitzenzeiten bedeutet dies voraussichtlich etwa 350 kW.

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Generell soll das Schnellladen von 10 % auf 80 % State-of-Charge (SOC) 30 % schneller sein als bei der aktuellen, 5. Batteriegeneration.

Eines der wichtigsten Dinge ist, dass die neuen Batteriesysteme (insgesamt) voraussichtlich 50 % günstiger sein werden als die aktuelle fünfte Generation.

„Durch die Nutzung des umfassenden internen Know-hows des unternehmenseigenen Batteriezellen-Kompetenzzentrums konnte das Entwicklungs-, Fertigungs- und Beschaffungsteam die Kosten der Hochvoltbatterie dank der neuen Batteriezelle und der neuen Batterietechnologie erheblich senken Integrationskonzept von BMW entwickelt.“

„Basierend auf aktuellen Marktannahmen können die Kosten im Vergleich zur aktuellen fünften Generation um bis zu 50 Prozent gesenkt werden.“ Die BMW Group hat sich zum Ziel gesetzt, die Produktionskosten für vollelektrische Modelle auf das Niveau von Fahrzeugen mit State-of zu bringen -modernste Technik. modernste -verbrennungsmotorische Technik.“

Frank Weber, Vorstand Entwicklung der BMW AG, sagte:

„Die neu entwickelte sechste Generation unserer Lithium-Ionen-Zellen wird einen technologischen Quantensprung darstellen, der die Energiedichte um mehr als 20 Prozent erhöht, die Ladegeschwindigkeit um bis zu 30 Prozent verbessert und die Reichweite um bis zu 30 Prozent erhöht. Außerdem reduzieren wir die CO2-Emissionen aus der Zellproduktion um bis zu 60 Prozent. Das sind große Schritte in Richtung Nachhaltigkeit und Kundennutzen.“

Die BMW Batterien der sechsten Generation:

  • BMW Rundzellen für neue Klasse von Elektrofahrzeugen
  • Lithium-Ionen-Batterien
    NCM-Kathode (höherer Nickelgehalt und weniger Kobalt in der Kathode, erhöhter Siliziumgehalt auf der Anodenseite)
    LFP-Kathode als mögliche Option
  • Zylindrische Zellgröße
    einen Standarddurchmesser von 46 mm
    zwei verschiedene Höhen (nicht bekannt gegeben)
  • keine Batteriezellenmodule
  • Batteriepack:
    potenziell strukturell „Batteriesystem spielt eine Schlüsselrolle in der Karosseriestruktur der Neuen Klasse“
    Spannung: 800 V Batteriesystem
    eine wesentlich höhere Ladeleistung mit einem Strom von bis zu 500 A
  • Verfügbarkeit ab 2025
  • Allgemeine Vorteile:
    über 20 % höhere volumetrische Energiedichte
    bis zu 30 % höhere Reichweite (WLTP)
    bis zu 30 % verbesserte Ladegeschwindigkeit (von 10 % auf 80 % SOC)
    bis zu 50 % niedrigere Kosten auf Paketebene
    bis zu 60 % reduzierte CO2-Emissionen in der Zellproduktion (durch Ökostrom und Sekundärmaterial)

In Zukunft werden wir möglicherweise auch andere von BMW verwendete Batteriechemie sehen, da das Unternehmen erwähnt, dass alle Festkörperbatterien (ASSBs) vor 2025 bis 2030 mit einem Demonstrationsfahrzeug geliefert werden.

„Gleichzeitig entwickelt die BMW Group auch die Full Solid State Batteries (ASSBs) weiter und will bis Ende des Jahrzehnts Hochvoltbatterien dieses Typs zur Serienreife bringen.“ ein Demonstrationsfahrzeug präsentieren mit dieser Technologie an Bord im Jahr 2025.“

Die BMW Group plant weltweit insgesamt sechs Gig-Werke für zylindrische Batteriezellen mit einer Gesamtkapazität von jeweils bis zu 20 GWh pro Jahr. Das würde uns insgesamt auf 120 GWh bringen.

In jedem der drei Hauptmärkte Europa, China und der nordamerikanischen Freihandelszone wird es zwei Gigafactories geben.

  • sechs batteriebetriebene Fabriken mit 20 GWh:
    Europa: 2x 20 GWh
    China: 2x 20 GWh
    Nordamerikanische Freihandelszone: 2x 20 GWh
  • Gesamt: 120 GWh pro Jahr

Die Batteriefabriken werden zusammen mit Partnern (Batterieherstellern) gebaut, von denen zwei bereits bestätigt wurden: CATL und EVE Energy. Es ist keine Überraschung, da beide Unternehmen in den Gerüchten über zylindrische Batteriezellen für BMW aufgetaucht sind.

Laut BMW werden CATL und EVE Energy jeweils zwei Gigafatorian bauen, eine in Europa und eine in China, vier der sechs Projekte sind also bereits in der Pipeline.

  • CATL: 2 Gigafabriken: eine in Europa, eine in China
  • EVE Energy: 2 Gigafabriken: eine in Europa, eine in China
  • andere Partner/Partner: 2 Gigafactories in der nordamerikanischen Freihandelszone
  • Insgesamt: sechs Giga-Fabriken

Dritter – noch nicht nominierter – Batteriepartner für die zylindrischen Zellen könnte Samsung SDI sein, das seit vielen Jahren strategischer Batterielieferant (prismatische Zellen) von BMW ist und auch an großen zylindrischen Batterien arbeitet. Darüber hinaus arbeitet Samsung SDI Berichten zufolge an runden Zellen mit einem Durchmesser von 46 mm und zwei Höhenversionen (80 mm und eine kürzere Version mit einer Länge zwischen 40 mm und 60 mm). Das würde perfekt in die Absicht von BMW passen, zwei Versionen zu haben.

Unabhängig davon hat das Unternehmen bereits Aufträge im zweistelligen Milliardenbereich (oder USD, wenn Sie so wollen) vergeben, sodass die Projekte CATL und EVE Energy wahrscheinlich im Gange sind.

„Für die Produktion der neuen BMW Batteriezellen hat die BMW Group bereits Aufträge im Wert von zwei Milliarden Euro vergeben.

Ein wichtiger Bestandteil der Vorbereitungen für die Produktion von 46xx-Zylinderzellen wird das Cell Manufacturing Competence Center (CMCC) in Parsdorf bei München in Deutschland sein. Diese Pilotproduktionsanlage wird Ende 2022 mit der seriennahen Musterproduktion beginnen.

„Die Pilotlinie im Kompetenzzentrum wird es ermöglichen, den Zellherstellungsprozess unter nahezu standardisierten Bedingungen zu analysieren und vollständig zu verstehen. Dies wird es zukünftigen Lieferanten ermöglichen, Zellen nach Spezifikationen und gemäß ihrer eigenen Expertise herzustellen – und so die Batteriezellenproduktion weiter zu optimieren.“ von Qualität, Leistung und Kosten.“

Eines der strategischen Ziele ist die CO-Reduktion2 Emissionen im Zusammenhang mit der Batterieproduktion. Eine Reduktion um 60 % will der Konzern durch den Einsatz von Kobalt, Lithium und Nickel mit einem Anteil an Sekundärmaterial (Rohstoffe, die nicht neu abgebaut werden, sondern bereits im Kreislauf sind) erreichen. Eine andere Sache ist Strom aus erneuerbaren Quellen.

Joachim Post, Mitglied des Vorstands der BMW AG, verantwortlich für Einkauf und Lieferantennetzwerk, sagte:

„Um unseren langfristigen Bedarf zu decken, werden wir mit unseren Partnern Batteriezellwerke mit einer Jahreskapazität von jeweils bis zu 20 GWh an sechs Standorten in für uns wichtigen Märkten errichten: zwei in China, zwei in Europa und zwei in USMCA . Außerdem haben wir mit unseren Partnern vereinbart, dass sie für die Rohstoffe Lithium, Kobalt und Nickel einen Anteil an Sekundärmaterial verwenden und Ökostrom für die Produktion verwenden, um eine CO2-reduzierte Produktion zu gewährleisten.“

Verena Holland

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