Zell- Intelligenz Neue Batterie-Rundzellen für BMW

Zwei Wissenszentren, eine Schlüsselkompetenz: In München und Parsdorf deckt die BMW Group jetzt alle Bereiche der Batteriewertschöpfung ab – von der Weiterentwicklung der Zelle bis zur Erforschung des Produktionsprozesses. Mit diesem geballten Know-how sieht sich das Unternehmen auf Augenhöhe mit den besten Batteriezellherstellern der Welt.

Die Zukunft der Elektromobilität steht und fällt mit der richtigen Technologie, wie zum Beispiel der Batteriezelle: Sie bestimmt, wie leistungsfähig ein E-Fahrzeug ist, welche Strecken es zurücklegen kann, wie effizient es lädt und wie umweltverträglich es ist. Schon heute bietet die BMW Group 20 vollelektrische Modelle an. Bis 2030 soll die E-Flotte für mindestens 50 % des Absatzes der BMW Group stehen. Um dieses Ziel zu erreichen, investiert das Unternehmen weiter in die eigene Expertise und geht mit dem Kompetenzzentrum für Batteriezellfertigung (engl. Cell Manufacturing Competence Center, CMCC) in Parsdorf bei München den nächsten großen Schritt.

„In Parsdorf entsteht die Zukunft der Elektromobilität. Wir gestalten hier die Industrialisierung künftiger Generationen von Hochleistungsbatteriezellen. Das CMCC ermöglicht es uns, die Wertschöpfungsprozesse der Zelle vollständig darzustellen.“
Markus Fallböhmer Leiter Batterieproduktion BMW Group

CMCC PARSDORF

Parsdorf: Forschen für die Serienreife

Rund 80 Mitarbeitende erproben seit 2023 auf einer Fläche von 15.000 Quadratmetern die einzelnen Schritte auf dem Weg zur Industrialisierung der Zellproduktion. In Parsdorf laufen die ersten Batteriezellen vom Band, wie sie ab 2025 in den Modellen der NEUEN KLASSE zum Einsatz kommen sollen. Die Testreihe liefert der BMW Group wertvolle Erkenntnisse für die spätere Großserienproduktion dieser neuartigen Rundzelle, die nach wie vor bei Partnern stattfindet – nur eben nach den präzisen Vorgaben und Wünschen der BMW Group. Auf diese Weise erhält sie die besten Batterien für ihre E-Modelle und macht sich unabhängiger.

Pilotlinie im CMCC:
in fünf Schritten zur Batteriezelle

Dosieren
und Mischen

Start der Zellfertigung ist die Produktion der Elektroden. Dafür werden unterschiedliche Aktivmaterialien in einem bestimmten Verhältnis mit Bindern und Lösemitteln kombiniert. Das sogenannte Slurry entsteht.

Beschichten
und Trocknen

Das Slurry wird auf hauchdünne Metallfolien aufgetragen. Anschließend trocknet die Beschichtung auf einer Strecke von 25 Metern.

Kalandrieren

Mehrere Walzenpaare, die sogenannten Kalander, verdichten die beschichteten Folien. Dabei geht es um höchste Präzision: Die Folie ist nur wenige Mikrometer dick, also dünner als die Fäden eines Spinnennetzes. Auch die Beschichtung bewegt sich im Mikrometerbereich.

Zellmontage

In der Zellmontage werden die beschichteten Folien, in der Fachsprache als kalandrierte Elektroden bezeichnet, mit dem Separator zu sogenannten Jelly Rolls gewickelt und in das Zellgehäuse eingesetzt. Die Zellen werden nun mit Elektrolyt befüllt.

Überprüfen

Die Rundzellen werden zum ersten Mal geladen und abschließend überprüft.

BCCC MÜNCHEN

München: ein neues Level der Leistungsfähigkeit

Nur 17 Kilometer Luftlinie entfernt von Parsdorf, im Norden Münchens, liegt das andere Batterie-Wissenszentrum der BMW Group – das Kompetenzzentrum für Batteriezelltechnologie (engl. Battery Cell Competence Center, BCCC). Seit 2019 analysieren rund 200 Mitarbeitende auf 10.000 Quadratmetern die chemische Zusammensetzung der Zelle, ihr Format, ihre Energie- und Leistungsdichte sowie ihre Sicherheit und ihre Lebensdauer. Gemeinsam haben sie hier den Grundstein gelegt für die Rundzelle, die die eDrive Technologie der BMW Group auf ein neues Level heben wird: Im Vergleich zur fünften Generation hat sie eine um 20 % höhere volumetrische Energiedichte. Dadurch bietet sie bis zu 30 % mehr Reichweite – in einigen Modellen sogar darüber hinaus – und lädt bis zu einem Drittel schneller.

Format

zylindrisch
Höhe: 95 und 120 Millimeter
Durchmesser: 46 Millimeter

Energiedichte

um mehr als 20 % erhöht*

* Im Vergleich zu Modellen der fünften Generation

Reichweite

um bis zu 30 % gesteigert*

* Im Vergleich zu Modellen der fünften Generation

Ladegeschwindigkeit

um bis zu 30 % schnelleres Aufladen von 10 % auf 80 %*

* Im Vergleich zu Modellen der fünften Generation

CO₂-Emissionen

in der Zellproduktion um bis zu 60 % reduziert*

* Im Vergleich zu Modellen der fünften Generation

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Doch nicht nur die Chemie im Zellinneren bestimmt den zukünftigen Erfolg der Batterie, auch ihr Format ist entscheidend. Die Zelle der sechsten Generation ist – anders als ihre Vorgängerinnen – nicht prismatisch, sondern zylindrisch und dadurch optimal auf die Anwendung in der NEUEN KLASSE abgestimmt. Mit zwei unterschiedlichen Höhen von 95 und 120 Millimetern sowie einem Durchmesser von 46 Millimetern ist die Rundzelle nun deutlich kleiner und lässt sich daher flexibel und platzsparend verbauen.

All dies verdeutlicht, dass es sich für die BMW Group auszahlt, in dieser Schlüsseltechnologie derart intensiv in das eigene Know-how zu investieren.

„Dank der Kombination beider Wissenszentren befinden wir uns auf Augenhöhe mit den besten Batteriezellherstellern der Welt.“
Peter Lamp Batterietechnologie Experte
BMW Group

Das groẞe Ziel: die kreislauffähige Batterie

Neben der Bauweise und der Performance der Batterie spielt für beide Kompetenzzentren auch die Nachhaltigkeit eine entscheidende Rolle. Für die Serienproduktion der Batteriezellen werden die beauftragten Zellhersteller Kobalt, Lithium und Nickel einsetzen, das anteilig aus Sekundärmaterial besteht. Zusammen mit der Verpflichtung ihrer Zelllieferanten, für die Produktion ausschließlich Grünstrom aus erneuerbaren Energien zu verwenden, wird die BMW Group den CO₂-Footprint in der Batteriezellproduktion um bis zu 60 Prozent gegenüber der aktuellen Generation von Batteriezellen reduzieren. Langfristiges Ziel ist eine vollständig kreislauffähige Batteriezelle. Das ist nicht nur im Sinne der Umwelt, sondern auch wirtschaftlich, da Rohstoffe zu den größten Kostentreibern in der Zellfertigung zählen.

≤60 %

weniger CO₂-Emissionen bei der Zellproduktion.

Einbau im Werk: local for local

Und auch beim Thema Logistik und Liefersicherheit setzt die BMW Group auf eine langfristige Strategie: Um den künftigen Bedarf an Batteriezellen zu decken, entstehen durch Partner insgesamt sechs neue Batteriezellfabriken. Diese werden in den für das Unternehmen wichtigsten Märkten Europa, der nordamerikanischen Freihandelszone USMCA und China angesiedelt sein.

Deutschland

Dingolfing
Leipzig
Regensburg
Irlbach-Straßkirchen (geplant)

Ungarn

Debrecen

USA

Spartanburg
Woodruff

Mexiko

San Luis Potosí

China

Shenyang

LOCAL FOR

Von hier aus werden die Batteriezellen an die jeweiligen Fertigungsstätten der BMW Group geschickt, wo sie – in eigens dafür errichteten Batteriemontagewerken – zunächst mit weiteren Komponenten zu Batteriepacks zusammengesetzt und anschließend in die Fahrzeuge eingebaut werden. Um diesen „local for local“-Ansatz auszubauen, investiert das Unternehmen zum einen in die Kapazitäten der Standorte in Debrecen (Ungarn), in Woodruff bei Spartanburg (USA), in San Luis Potosí (Mexiko) und in Shenyang (China). Zum anderen plant die BMW Group den Bau eines neuen Batteriemontagewerks in den bayerischen Gemeinden Irlbach und Straßkirchen, das die Fahrzeugwerke in Dingolfing, Regensburg und München beliefern soll.