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1300 Kilometer Reichweite! Porsche setzt auf neue Lithium-Batterie

Laut Berichten von Carscoops plant Porsche mittelfristig die Produktion von Elektroautos mit einer Reichweite von über 807 Meilen (ca. 1300 Kilometer). Interessanterweise werden diese Elektroautos ausgestattet sein mit Lithiumbatterien, keine Festkörperbatterien.

Wie wird Porsche diese batterietechnologische Meisterleistung vollbringen? Laut Carscoops-Berichten sieht Porsche einen Ansatz in der Optimierung des Anodenmaterials.

Porsche entwickelt derzeit Silizium-Anodenmaterialien. Diese Entwicklung würde es ermöglichen, die Energiespeicherdichte der Batterie um das Zehnfache zu erhöhen. Darüber hinaus würde die Batterie mit Schnellladefunktionen ausgestattet, sodass sie innerhalb von 15 Minuten von 51 TP3T auf 801 TP3T aufgeladen werden könnte.

Dieses Silizium-Anodenmaterial birgt jedoch ein Problem: Es kann sich bei der Aufnahme von Lithium um 300 t ausdehnen, was sich direkt auf die Lebensdauer der Batterie auswirkt. Um dieses Problem zu lösen, erforscht Porsche derzeit Anodenmaterialien mit einem Siliziumanteil von bis zu 80 t. Gleichzeitig erhöht das Unternehmen den Nickelanteil in den Kathodenmaterialien, um eine höhere Ladekapazität zu erreichen.

Darüber hinaus wird in dem Bericht auch erwähnt, dass Porsche fortschrittliche Festkörperbatterien mit einer um 501 TP3T höheren Energiedichte entwickelt.

Porsches Lithium-Batterie-Technologiereserven

Ein Blick auf das Batterietechnologie-Arsenal von Porsche zeigt, dass es zwei Hauptrichtungen verfolgt: Lithiumbatterien mit hoher Siliziumanode und Festkörperbatterien. Ziel ist eine hohe Energiedichte und ultraschnelles Laden, um die Nachfrage nach extrem hoher Reichweite zu decken. Dies wirft jedoch Probleme auf. Je höher die Reichweite, desto höher das Gewicht und die Kosten der Batterie. Dies ist eine gängige Forschungs- und Entwicklungsrichtung von Batterie- und Automobilherstellern: Höhere Reichweiten ohne Mehrkosten und Gewicht zu erreichen.

Zu beachten ist, dass Porsche als der profitabelste Luxusautohersteller der Welt gilt. Diese Tatsache bedeutet unmittelbar, dass das Unternehmen relativ hohe Forschungs- und Entwicklungs- sowie Herstellungskosten tragen kann.

Offiziellen Porsche-Daten zufolge erzielte das Unternehmen im ersten Quartal 2023 einen Geschäftsumsatz von 10,1 Milliarden Euro, was einer Steigerung von 25,51 TP3B gegenüber dem Vorjahr entspricht; einen Verkaufsgewinn von 1,84 Milliarden Euro, was einer Steigerung von 25,41 TP3B gegenüber dem Vorjahr entspricht; und einen Netto-Cashflow aus dem Automobilgeschäft von 1,43 Milliarden Euro, was einer deutlichen Steigerung von 83,61 TP3B gegenüber dem Vorjahr entspricht.

Im Hinblick auf die Batterietechnologie-Roadmap hat Porsche bereits mit der Vorbereitung von Investitionen begonnen.

Im Bereich der Lithiumbatterien mit hohem Silizium-Anodenanteil beteiligte sich Porsche im vergangenen Mai an der Finanzierungsrunde der Serie C des US-amerikanischen Lithium-Silizium-Batterieentwicklers Group14 Technologies. Das Unternehmen investierte $100 Millionen in die Produktion von Silizium-Anodenmaterialien.

Daten zeigen, dass Group14 aus EnerG2 hervorgegangen ist, einem Unternehmen, das Kohlenstoffmaterialien entwickelt und herstellt. Im Jahr 2019 führte Group14 eine Finanzierungsrunde der Serie A durch und sammelte 1418 Millionen Pfund ein. Zu den Investoren gehörten CATL, Showa Denko aus Japan, Cabot und BASF.

Group14 besitzt derzeit zwei unabhängige Fabriken. Eine davon ist die erste Fabrik zur Herstellung von Batteriematerial, die im April 2021 in Betrieb genommen wurde. Die andere wird laut CEO Rick Luebbe im Osten des Bundesstaates Washington errichtet. Diese zweite Fabrik wird teilweise durch die Serie-C-Investition finanziert.

Porsche hat bereits vereinbart, wohin die Silizium-Anodenmaterialien von Group14 gehen werden: Group14 wird die Cellforce Group beliefern. Die Cellforce Group ist ein 2021 von Porsche und der Customcells Holding, einem deutschen Hersteller von Spezialbatterien, gegründetes Joint Venture. Das Unternehmen plant, künftig Hochleistungsbatterien mit Silizium-Anoden für Kleinserien, Rennwagen und Hochleistungsfahrzeuge zu entwickeln und zu produzieren.

Im Bereich der Feststoffbatterien investiert der Volkswagen Konzern, die Muttergesellschaft von Porsche, seit 2018 in den Feststoffbatteriehersteller QuantumScape und ist damit dessen größter Anteilseigner. QuantumScape gab im Dezember 2020 bekannt, die technischen Probleme von Feststoffbatterien mit einer Energiedichte von über 1000 Wh/L gelöst zu haben und plant, zwischen 2024 und 2025 mit der Massenproduktion von Feststoffbatterien zu beginnen. Der Volkswagen Konzern plant, diese Batterien in seinen Modellen einzusetzen.

Andere Automobilhersteller übernehmen die Führung in der Batterietechnologie

Auf den beiden Batterietechnologiewegen, auf die Porsche setzt, haben sich auch andere Automobilhersteller angemeldet, und ihre Anwendungszeit könnte Porsche voraus sein.

Am 22. Juli 2021 erklärte Sajjad Khan, CTO von Mercedes-Benz, dass die chemische Zusammensetzung der Power-Batterien der nächsten Generation an die Kundenbedürfnisse verschiedener Märkte angepasst werde. Mercedes-Benz werde mit Batteriematerialunternehmen wie Sila Nano zusammenarbeiten, um die Energiedichte der Batterie durch siliziumbasierte Anodentechnologie auf 900 Wh/l zu erhöhen. Mercedes-Benz plant, die Zusammenarbeit mit Partnern zu intensivieren, um die Hochsilizium-Anodentechnologie weiter voranzutreiben.

Sila Nano ist ein in Kalifornien ansässiges Startup, das von einem ehemaligen Tesla-Ingenieur gegründet wurde und an dessen Investition sich Mercedes-Benz beteiligt.

Im Mai 2022 wurde berichtet, dass Mercedes-Benz ab 2025 in seiner G-Klasse eine neue Hochenergiebatterie mit einer Anode auf Siliziumbasis einsetzen wird. Diese Batterie hat eine um 20-40% höhere Energiedichte als vergleichbare Batterien. Insidern zufolge wird diese Batterie von CATL geliefert, und die Anodenmaterialien stammen von Sila Nano.

Die neuesten Nachrichten besagen, dass die Massenproduktion der siliziumbasierten Anodenmaterialien und Titan-Silizium-Batterien von Sila Nano in diesem Jahr beginnen wird und dass die unterstützende Batterie für den bald erscheinenden Mercedes-Benz EQG G die erste sein wird, bei der die neuen Batteriematerialien verwendet werden.

Die Forschung und Entwicklung von Festkörperbatterien nimmt weltweit Fahrt auf. China, Japan, Südkorea, Europa und die USA haben klare Indikatoren und Erwartungen für Festkörperbatterien sowie nationale Pläne.

Im Februar dieses Jahres gab Nissan bekannt, dass das Unternehmen im Jahr 2025 die erste Charge flüssigkeitsfreier und relativ kostengünstiger Feststoffbatterien herstellen werde und im Jahr 2028 die Produktion eines neuen Elektrofahrzeugs mit Feststoffbatterieantrieb plane.

Toyota hält derzeit weltweit die meisten Patente für Festkörperbatterien. Das Unternehmen plant, vor 2025 Festkörperbatterien in kleinem Maßstab in Serie zu produzieren und strebt bis 2030 eine stabile Massenproduktion an.

China ist weltweit einzigartig, da es sich für einen hybriden Fest-Flüssig-Elektrolyt-Ansatz mit Oxid- und Polymerverbindungen entschieden hat. Weilan New Energy, Qingtao Energy, Zhejiang Fengli und Huineng Technology sind derzeit die vier führenden Unternehmen für Festkörperbatterien, die die Massenproduktionsphase und den Prozess der Börsennotierung eingeleitet haben.

Weilan New Energy hat im November letzten Jahres erfolgreich eine fahrzeugtaugliche Festkörperbatterie mit 360 Wh/kg in Serie produziert. Damit kann ein Elektrofahrzeug mit einer einzigen Ladung eine Reichweite von 1000 km erreichen. Kürzlich wurde im jüngsten Änderungs- und Erweiterungsankündigungsverzeichnis des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie bekannt gegeben, dass drei NIO-Modelle künftig Festkörperbatterien verwenden werden. Für alle drei Modelle ist Weilan New Energy als Batterielieferant mit von der Partie.

Qingtao Energy war 2018 das erste Unternehmen, das Festkörper-Lithiumbatterien industrialisierte und die erste Festkörper- Lithiumbatterie Produktionslinie im Land. Das Unternehmen verfügt über ein diversifiziertes Produktsystem, darunter halbfeste Batterien der ersten Generation (Flüssigkeitsgehalt zwischen 5% und 15%, Energiedichte 240–420 Wh/kg), quasifeste Batterien der zweiten Generation (Flüssigkeitsgehalt unter 5%, Energiedichte 400–500 Wh/kg) und Festkörperbatterien der dritten Generation (ohne Flüssigkeit, Energiedichte über 500 Wh/kg). Die Festkörperbatterie der dritten Generation hat die Laborprüfung abgeschlossen und wird derzeit an der Gestaltung der Produktionslinie und der Prozessentwicklung gearbeitet.

Zhejiang Fengli ist eine Tochtergesellschaft von Ganfeng Lithium und hauptsächlich für die Forschung und Entwicklung sowie die Vermarktung von Festkörperbatterien verantwortlich. Am 19. Mai veröffentlichte Ganfeng Lithium einen Bericht über Investorenanalysen, in dem es heißt, dass die Massenproduktion der ersten Generation von Hybrid-Feststoff-Flüssigkeitsbatterien des Unternehmens begonnen hat und die Energiedichte 260 Wh/kg oder mehr erreichen kann. Die geplante Kapazität liegt aktuell bei 4 GWh pro Jahr und wird derzeit ausgebaut. Die Hybrid-Festkörperbatterie der zweiten Generation verwendet metallisches Lithium als Anode und die Energiedichte kann über 400 Wh/kg erreichen. Die Sicherheitsleistung entspricht voll und ganz den Fahrzeuganforderungen, und die Zyklenleistung der F&E-Musterbatterie hat die Anforderungen des Fahrzeugherstellers erfüllt.

Im Jahr 2022 wurde die Fest-Flüssig-Hybridbatterie von Ganfeng Lithium für das Elektroauto Dongfeng E70 ausgeliefert. Darüber hinaus ist für 2023 die Markteinführung des rein elektrischen SUV Seres-5 geplant, der mit der ternären Fest-Flüssig-Hybridbatterie von Ganfeng Lithium ausgestattet ist.

Huineng Technology begann 2017 mit der Produktion von Festkörperbatterien. Zu den aktuellen Produkten gehören Festkörperbatterien mit Siliziumanoden, Festkörperbatterien mit metallischer Lithiumanoden und Festkörperbatterien auf Basis der Bipolartechnologie.

Das G1-Werk in Taoyuan, Taiwan, verfügt über eine jährliche Produktionskapazität von 40 GWh und wird hauptsächlich für Unterhaltungselektronik und tragbare Elektronikprodukte genutzt. Das im Bau befindliche G2-Werk wird Festkörperbatterien für Elektrofahrzeuge produzieren. Einem französischen Medienbericht zufolge plant Huineng Technology am 13. Mai, 5,2 Milliarden Euro in den Bau einer neuen Batterie-Superfabrik im nordfranzösischen Dünkirchen zu investieren. Darüber hinaus hat Huineng Technology Kooperationsvereinbarungen mit Mercedes-Benz, NIO und Skywell Auto getroffen.

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