Mitglieder des ATS Industrial Automation Teams haben kürzlich an der Advanced Automotive Battery Conference (AABC) in Las Vegas teilgenommen. Die diesjährige Konferenz fand vom 9. bis 12. Dezember statt und brachte führende Batterie-Technologen von führenden Automobilherstellern (OEMs) und wichtigen Zulieferern zusammen. Es wurde über Trends in der Batterieentwicklung sowie technische und geschäftliche Fragen diskutiert, die das Tempo und den Verlauf der Fahrzeugelektrifizierung weltweit beeinflussen werden. Hier sind unsere wichtigsten Erkenntnisse von der Veranstaltung.
Eines der wichtigsten Themen auf der AABC war die Senkung der Batteriekosten. Diese Maßnahme ist entscheidend, um Elektrofahrzeuge (EVs) erschwinglicher und für einen breiteren Markt zugänglicher zu machen. Die Kosten für Batteriepacks sind im letzten Jahrzehnt erheblich gesunken, von etwa 1.100 USD pro Kilowattstunde (kWh) im Jahr 2010 auf etwa 137 USD pro kWh im Jahr 2020. Diese Reduzierung ist entscheidend, um eine Kostenparität zwischen EVs und herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zu erreichen, was typischerweise eintritt, wenn die Batteriekosten unter 100 USD pro kWh sinken.
Trotz dieser Fortschritte müssen die Preise für EV-Batterien bis 2030 auf etwa 60 USD pro kWh fallen. Dieses Preisniveau zu erreichen ist entscheidend, um EVs wettbewerbsfähiger gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren zu machen und die breitere Einführung nachhaltiger Transportoptionen zu unterstützen. Laufende Fortschritte in der Batterietechnologie, die zunehmende Bedeutung von KI in Design, Tests und Produktion sowie die erhöhte Produktionskapazität sind entscheidende Faktoren, um dieses Ziel zu erreichen, und tragen letztlich zu einer grüneren, effizienteren Automobilindustrie bei.
Die Weichen stellen für eine Zukunft mit Elektrofahrzeugen
Auf der Tagung referierte Kurt Kelty, Vizepräsident für Batteriezellen und -packs bei General Motors, zum Thema „Förderung der Batterientwicklung und Ermöglichung einer vollelektrischen Zukunft“. Er hob die strategischen Investitionen von General Motors in die Batterietechnologie hervor sowie die robuste Lieferkette, die aufgebaut wurde, um das Wachstum im nächsten Jahrzehnt zu unterstützen.
Kelty betonte die Bedeutung der Senkung der Batteriekosten und der Verbesserung der Ladegeschwindigkeit, um Elektrofahrzeuge wettbewerbsfähiger zu machen. Er merkte an, dass die Lokalisierung der Produktion in Nordamerika ein entscheidender Schritt zur Erreichung dieser Ziele ist.
Er sprach auch über die Notwendigkeit, verschiedene Batterieformate zu verwenden, um Leistung, Sicherheit und Kosteneffektivität je nach Anwendungsbereich zu optimieren. Zum Beispiel sind Lithium-Eisen-Phosphat(LFP)-Batterien bekannt für ihre Sicherheit, lange Lebensdauer und thermische Stabilität, was sie ideal für Elektrobusse und preisgünstigere Elektrofahrzeuge macht. Andererseits bieten Lithium-Nickel-Mangan-Cobaltoxid(NMC)-Batterien eine höhere Energiedichte und werden in Langstrecken-EVs verwendet. Sie zielen auf Premium-Fahrzeuge ab. Aufgrund der Langlebigkeit und geringeren Kosten sind NMC-Batterien eine beliebte Wahl für Pkw.
Zukunftsweisende Technologien wie Feststoff- und Lithium-Schwefel-Batterien versprechen größere Fortschritte in Sicherheit und Energiespeicherung. Feststoffbatterien bieten eine höhere Energiedichte und verbesserte Sicherheit im Vergleich zu traditionellen Lithium-Ionen-Batterien, weshalb sie für Hochleistungs-Elektrofahrzeuge geeignet sind. Unterdessen bieten die reichlich vorhandenen Rohstoffe, aus denen Natrium-Ionen-Batterien bestehen, eine kostengünstige Alternative. Dies ist vorteilhaft für Anwendungen, bei denen Kosten ein wesentlicher Faktor sind. Das Verständnis dieser Chemie und Formate – zylindrische, prismatische und Pouch-Zellen – ist entscheidend, um ihre Auswirkungen auf Design, Leistung und Herstellbarkeit vollständig zu erfassen. Jeder Zelltyp bietet einzigartige Vorteile und Herausforderungen, und es ist wichtig für Hersteller, die richtige Batterietechnologie basierend auf den von ihnen adressierten Fahrzeuganwendungen auszuwählen.
Steigerung der EV-Verkäufe mit Vehicle-to-Grid-Batteriepacks
Anil Paryani, technischer Direktor für das fortgeschrittene EV-Programm bei Ford, hielt einen aufschlussreichen Vortrag über die Maßnahmen zur Steigerung des EV-Verkaufs durch Vehicle-to-Grid(V2G)-Batteriepacks. Paryani betonte, dass steigende Strompreise (im Vergleich zu Benzin) und die Unterausnutzung sauberer Solarenergie wichtige Herausforderungen sind, die EV-Batterieunternehmen und staatliche Stellen angehen müssen. Durch den Einsatz von V2G-Technologie können EVs mit überschüssiger Solarenergie geladen werden und das Netz während Zeiten hoher Nachfrage unterstützen. Dies könnte auch helfen, die Gesamtkosten für Strom zu senken und ein saubereres und effizienteres Energiesystem zu schaffen.
Paryani stellte fest, dass die größten Hindernisse für diesen Ansatz in den staatlichen Richtlinien und der Lebensdauer von Batterien liegen, die derzeit die breite Einführung von V2G behindern. Um diese Hindernisse zu überwinden, müssen lokale und staatliche Gemeinden die notwendigen Änderungen bei der Strompreisgestaltung umsetzen, während Hersteller die Batterielebensdauer verbessern, um das Wachstum der EV-Verkäufe zu unterstützen. Dieser Ansatz fördert nicht nur den Einsatz von Elektrofahrzeugen, sondern trägt auch zu einem nachhaltigen Energienetz bei.
Recycling in jedem Schritt der Batterieherstellung
Colin Campbell, CTO von Redwood Materials, sprach auf der Advanced Automotive Battery Conference über die Bedeutung des „Aufbaus einer nachhaltigen Lieferkette für Batterien“. Er betonte die entscheidende Notwendigkeit, das Recycling in die Batteriefertigung zu integrieren, um Umweltauswirkungen, Kosten und Risiken in der Lieferkette im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zu reduzieren. Durch die Einbindung von Recycling in den Produktionszyklus können Hersteller Materialien fast unendlich zurückgewinnen und wiederverwenden.
Die aktuelle Lieferkette für Lithium-Ionen-Technologie beinhaltet den umfangreichen Transport von Rohstoffen, oft über 50.000 Meilen hinweg, bevor eine Verarbeitung erfolgt. Dies erhöht nicht nur den CO2-Fußabdruck, sondern steigert auch die Gesamtkosten und die Komplexität der Batterieproduktion. Die Einrichtung lokaler Recyclinganlagen in den Ländern, in denen Fahrzeuge hergestellt werden, kann diesen Einfluss erheblich verringern. Dieser Ansatz stellt auch sicher, dass Materialien effizient wiederverwendet werden, wodurch die Abhängigkeit von neuen Rohstoffen reduziert wird. Durch den Fokus auf Recycling innerhalb des Herstellungsprozesses kann die Industrie die nachhaltige Produktion zukünftiger Lithium-Ionen-Batterien vorantreiben und eine umweltfreundlichere Automobilindustrie unterstützen.
Expansion der Batteriefertigung in Nordamerika
Robert Lee, Executive Vice President und Leiter von Nordamerika bei LG Energy Solution, hielt auf der Advanced Automotive Battery Conference einen eindrucksvollen Vortrag über die Expansion der Batteriefertigung in Nordamerika („Leading the Battery Expansion in North America“). Lee betonte die beispiellosen Investitionen, die von nordamerikanischen OEMs und Batterieherstellern getätigt werden, um Elektrofahrzeuge zu unterstützen.
Lee sprach auch über die bevorstehenden Herausforderungen, einschließlich der Notwendigkeit einer robusten inländischen Lieferkette, um die Abhängigkeit von ausländischen Materialien zu reduzieren, und der Nutzung nachhaltiger Herstellungsverfahren für Batterien. Durch die Fokussierung auf die Lokalisierung der Produktion und Investitionen in fortschrittliche Technologien können Energiefirmen eine führende Rolle bei der Schaffung einer widerstandsfähigeren Batterielieferkette in Nordamerika übernehmen.
Lee betonte, dass die gesamte EV-Batterieindustrie den Fokus auf die Senkung der Kosten in der gesamten Wertschöpfungskette legen muss. Ohne Subventionen muss sich die EV-Industrie selbst tragen, und der einzige Weg, dies zu erreichen, besteht darin, die Kosten für EV-Batterien so weit wie möglich zu senken.
KI und Batterieherstellung
Die Nutzung von künstlicher Intelligenz (KI) war ein weiteres wichtiges Thema auf der Konferenz, einschließlich der Revolutionierung der Batteriefertigung durch Optimierung von Prozessen, Verbesserung der Qualitätskontrolle und Senkung der Kosten. KI-gesteuerte Lösungen ermöglichen es Herstellern, die Produktion effizient zu skalieren und dabei hohe Qualitätsstandards zu wahren. Wichtige Anwendungsfälle von KI in der Batterieentwicklung und -fertigung umfassen:
- Entwicklung von Chemiekonfigurationen: KI kann in Experimenten eingesetzt werden, um Daten zur Batteriewissenschaft zu sammeln. Traditionell sind hunderte oder tausende Versuche erforderlich, KI kommt aber mit weniger Versuchen aus, um Daten effizienter auszuwerten und bereitzustellen.
- Modellierung von Fertigungsprozessen: KI-Modelle erfassen Daten und Proben aus den hergestellten Zellen und nehmen in Echtzeit Anpassungen im Fertigungsprozess vor. Dieser selbstregulierende, selbstkorrigierende und selbstlernende Ansatz verbessert Produktivität und Qualität.
- Batteriemanagementsysteme: KI verwaltet die Informationen von verschiedenen Zellen, beispielsweise die Spannung, um die Ausgaben der einzelnen Zellen zu steuern. Dies gewährleistet die höchste Leistungsstufe und verhindert übermäßige Hitze, wodurch die Lebensdauer des Batteriepacks verlängert wird.
Da globale Hersteller daran arbeiten, die wachsende Nachfrage nach EV-Batterien und erneuerbarer Energie zu befriedigen, sind diese KI-Anwendungen entscheidend, um die Produktion qualitativ hochwertiger Batterien im großen Maßstab zu unterstützen.
Wie Änderungen in der US-Regierung den EV-Markt beeinflussen könnten
Änderungen in der US-Regierung können sich erheblich auf die EV-Landschaft auswirken, insbesondere durch Anpassungen von Subventionen und regulatorischen Richtlinien. Der bevorstehende Regierungswechsel hat Pläne offenbart, Anreize und Finanzierungen für Elektrofahrzeuge drastisch zu kürzen, was das Wachstum des EV-Marktes in den USA verlangsamen könnte. Beispielsweise hat die kommende Regierung vorgeschlagen, den Steuerkredit von 7.500 USD für Elektrofahrzeuge zu streichen und die Finanzierung für die Produktion von Elektrofahrzeugen und Ladestationen zu reduzieren. Diese Änderungen könnten Elektrofahrzeuge für Verbraucher weniger erschwinglich machen.
Zusätzlich beabsichtigt die neue Regierung, die Emissionsvorschriften zurückzunehmen und die Produktion von Batteriematerialien mit neuen Abgaben zu bevorzugen. Dieser Politikwechsel könnte sich auf die Gesamtkostenstruktur der EV-Herstellung und die Wettbewerbsfähigkeit von in den USA hergestellten Fahrzeugen auf dem globalen Markt auswirken. Außerdem will die neue Regierung die Emissionsvorschriften zurückschrauben und die Produktion von Batteriematerial durch neue Abgaben bevorzugen. Dieser Politikwechsel könnte sich auf die Gesamtkostenstruktur der Elektroautoherstellung und die Wettbewerbsfähigkeit von in den USA hergestellten Fahrzeugen auf dem Weltmarkt auswirken. Die Umwidmung von Mitteln aus der EV-Förderung in nationale Verteidigungsprioritäten – darunter die Sicherung einer von China unabhängigen Versorgung mit Batterien und kritischen Mineralien – markiert eine deutliche Abkehr von der bisherigen Politik, die einen schnellen Übergang zu Elektrofahrzeugen förderte. Die Änderungen unterstreichen, wie wichtig eine stabile und unterstützende Regierungspolitik ist, um das Wachstum von Elektrofahrzeugen zu fördern, unabhängig davon, wer im Amt ist.
Batteriehersteller sind besorgt, dass diese politischen Änderungen die Lieferkette stören und die Produktionskosten erhöhen könnten, was es schwieriger machen würde, die erforderlichen Kostensenkungen zu erzielen und eine breite Einführung von Elektrofahrzeugen voranzutreiben. Daher ist eine Senkung der Herstellungskosten von Batterien in der gesamten Lieferkette erforderlich.
Der Ausblick für die Batterieindustrie
Die Zukunft der Herstellung von Elektroauto-Batterien ist vielversprechend, aber es gilt, einige große Hürden zu überwinden. Grund dafür sind die steigende Nachfrage nach Energiespeicherlösungen und der weltweite Wandel hin zur Elektrifizierung. Die Branche steht vor mehreren Herausforderungen, die angegangen werden müssen, um dieses Wachstum aufrechtzuerhalten. Während Elektroautos und andere batteriebetriebene Technologien nicht mehr wegzudenken sind, bleibt die breite Unterstützung für ihre Einführung – vom Verkauf bis hin zur Schaffung einer Politik, die grüner Energie Vorrang einräumt – an der Schnittstelle der Möglichkeiten stehen. Die Batteriehersteller müssen sich eine kontinuierliche Versorgung mit Rohstoffen und Ausrüstung sichern, Investitionen kanalisieren, um die Produktions- und Verbraucherkosten zu senken, und eine groß angelegte Industrialisierung effizient durchführen. Und wenn Unternehmen von Automatisierungstechnologien unterstützt werden, können sie ihre Produkte zu wettbewerbsfähigen Kosten auf einen größeren Markt bringen.
Zusätzlich müssen sich Hersteller zu umfassender, effektiver Dekarbonisierung verpflichten, um Greenwashing zu vermeiden und sich von der Konkurrenz abzuheben. Die Zukunft der EV-Batterieindustrie hängt von ihrer Fähigkeit ab, widerstandsfähig und zirkulär zu werden, um eine robuste Lieferkette zu gewährleisten und gleichzeitig die globale Nachfrage zu decken. Durch die Betonung der Nachhaltigkeit können Batteriehersteller Werte schaffen und gleichzeitig zum Aufbau einer nachhaltigen Gesellschaft für kommende Generationen beitragen.
Jedes Projekt ist einzigartig. Wir möchten uns Ihre Herausforderungen anhören und Ihnen mitteilen, wie Sie Ihr Projekt durch Automatisierung rechtzeitig auf den Weg bringen können.
Kevin Peake
Key Account Manager
ATS Industrial Automation
Kevin Peake hat Unternehmen in zahlreichen Branchen dabei geholfen, die Produktion zu automatisieren und zu optimieren. Er hat einen Bachelor of Science in Luft- und Raumfahrttechnik sowie Maschinenbau. Er liebt Roboter und baut sie in seinem Keller zum Spaß. Es macht ihm Freude, Kunden bei der Konfiguration von Systemen zur Erhöhung der Produktionskapazität und Steigerung der betrieblichen Effizienz zu unterstützen.
