Batterietechnik Volkswagen: Trockenbeschichtung bei Batteriezellen ab 2026

Die Trockenbeschichtung von Akkuzellen senkt die Herstellkosten. Tesla hat das so genannte Dry Coating angekündigt - Volkswagen will es ab dem Jahr 2026 als weltweit erster Hersteller in Salzgitter einsetzen.

Bislang werden die Aktivmaterialien einer Elektrode mit Additiven sowie flüssigen Lösungsmitteln zu einer feuchten Paste verrührt, das sogenannte Slurry. Die wird auf Alu- beziehungsweise Kupferfolie aufgetragen - das Coating - und in bis zu 60 Meter langen Trockenöfen mit Absaugvorrichtungen vom Lösungsmittel befreit. Danach wird die Folie gewalzt, um dünnere Elektroden zu erhalten. „Dieser Prozess ist enorm energieintensiv. Beim Dry Coating verzichten wir auf die Trocknungsanlage als auch die Walzen. Das spart Platz in der Fertigung, aber vor allem senkt es die Herstellungskosten", sagt Thomas Schmall, Technikvorstand der Volkswagen-Gruppe und Aufsichtsratsvorsitzender der Powerco beim Gespräch in der Volkswagen-Hauptstadtrepräsentanz in Berlin.

Bis zu 15 Prozent Platz und bis zu 30 Prozent des Energiebedarfs spare der neue Fertigungsprozess. Auf bis zu 50 Prozent schätzt Schmall die Kosteneinsparung bei der Einheitszelle. Volkswagen will bis zu 80 Prozent seiner elektrischen Modelle mit dieser Zelle bestücken. Die Trockenauftragung eigne sich für Lithiumeisenphosphat- (LFP), Nickel-Mangan-Kobalt- (NMC) und Festkörper-Batterien.

Prozesse wie beim Zeitungsdruck

Die Bezeichnung „trocken" ist auf den ersten Blick verwirrend. Auch künftig werden die Aktivmaterialien zu einer cremigen Paste verrührt. Es fällt der Vergleich mit Nutella, nur das die Paste schwarz ist. Sie wird wie Druckerschwärze beim Zeitungsdruck über Walzen auf die Folie aufgetragen. Dabei ist die Schicht der Aktivmaterialien nur so dick wie ein menschliches Haar.

Der Vergleich zum Zeitungsdruck trifft es, denn die Walzen stammen von Koenig & Bauer aus Würzburg. Mit 204 Jahren Erfahrung ist es einer der ältesten Druckmaschinenhersteller der Welt. „Wir haben uns die Nutzungsrechte der Patente in einem Kooperationsvertrag gesichert", sagt Sebastian Wolf, Produktionsvorstand der Powerco.

Volkswagen hat seine Aktivitäten rund um die Zellfertigung vor knapp einem Jahr in dieses Unternehmen ausgegliedert. Den gesamten Produktionsprozess über Patente zu sichern, hält Wolf nicht für sinnvoll: „Dazu müsste man im Antrag bereits zu viel preisgeben." Der Wettbewerb um günstigere und effizientere Batteriezellen wird global geführt. Tesla hatte bereits im Frühjahr 2023 ein Dry Coating angekündigt. Schmall ist überzeugt, Volkswagen sei weltweit der erste Hersteller beim Einsatz dieses Fertigungsprozesses: „Wir sind sehr stolz, eine derartige Kerntechnologie für die Zellfertigung in Deutschland entwickelt zu haben."

Einsatz der Trockenbeschichtung ab 2026

Allerdings ist die Trockenbeschichtung noch im Stadium eines Proof of Concepts. Das Verfahren hat sich in internen Tests bewährt. Nun geht es um die Weiterentwicklung und Industrialisierung. Dazu benötigt Volkswagen noch mindestens zwei Jahre. Die beiden Batterie-Fertigungsstraßen mit jeweils 20 GWh Kapazität in Salzgitter werden noch mit Trocknungs- und Walzstrecken errichtet.

„Ab 2026 zieht hier das Dry Coating ein", sagt Sebastian Wolf. Das gelte auch für Batteriefabriken in Valencia (Spanien) und St. Thomas (Kanada). Wolf sieht mit der neuen Fertigungstechnik auch Vorteile bei Energiedichte, Lebensdauer und verbesserter Schnellladefähigkeit der Batteriezelle.

Einheitszelle: Anschlüsse an den schmalen Seiten

Während Tesla auf Rundzellen setzt, nutzt Volkswagen prismatische Zellen. „Das Format ist ein Glaubenskrieg, genau wie es Katholiken und Protestanten gibt", fasst Schmall zusammen. Dabei stecken die gestapelten Zellfolien in einem rechteckigen Kasten, der geschätzt 35 cm lang, 14 cm hoch und 3 cm dick ist. Die genauen Maße kommuniziert Volkswagen nicht.

Bei den Gründen für die Formatentscheidung wird Powerco-CEO Frank Blome konkreter: „Wir verbauen die Zelle direkt in die Batterie und sparen uns die Module, um das Gewicht zu reduzieren (Cell to Pack)." Die Anschlüsse der Pole liegen an den schmalen Außenseiten. „Damit verzichten wir auf Stromsammler und senken Leistungsverluste", sagt Blome. Außerdem kann die Zelle oben und unten gekühlt werden, was positive Auswirkungen auf die Ladeleistung hat.

Energiepreis ist entscheidend für Zellproduktion

Zwar verursachen die Materialien einer Zelle rund 80 Prozent der Kosten. Doch die Einsparungen beim Energieverbrauch machen sich am Produktionsstandort Deutschland mit seinen hohen Energiekosten bemerkbar. Bei der bisherigen Zellproduktion plant Volkswagen mit einem Energiebedarf von 500 bis 600 Gigawattstunden pro Jahr und Fertigungsstraße.

„Wir müssen auf sieben Cent pro Kilowattstunde in der Fabrik kommen, damit es wirtschaftlich bleibt", sagt Schmall. In Spanien als auch Kanada liege man bei rund fünf Cent pro Kilowattstunde. Über langfristige Lieferverträge für Ökostrom versucht man in Salzgitter das Ziel zu erreichen. Gas wird in der Fertigung nicht als Energieträger verwendet. Das alles zielt auf eine CO 2-freie Fertigung beziehungsweise einen niedrigeren CO 2-Fußabdruck der E-Autobatterien.

Verdopplung des E-Auto-Anteils in fünf Jahren

Volkswagen plant derzeit weltweit sechs Batteriefabriken mit einer Gesamtkapazität von 240 GWh. Der Standort in Salzgitter, in direkter Nachbarschaft zur klassischen Motorenfertigung, ist der Anfang. Die Fabrik dient als Blaupause für die weiteren Standorte. Mit Einführung der Trockenauftragung spart Volkswagen pro Fertigungsstraße vier parallele Beschichtungs- und Trocknungslinien ein. Das entspricht mehr als 7.000 Quadratmetern Fläche.

Ob damit die Planung für sechs Fabriken ins Wanken gerät, mag Schmall nicht bestätigen. „Wir haben unsere Planung bis 2028 gemacht. Zu gegebener Zeit werden wir sie anpassen."

Bis 2030 will Volkswagen den Absatz auf 50 Prozent E-Autos steigern. In den folgenden fünf Jahren soll eine Verdoppelung auf 100 Prozent erfolgen. „Dies sei die kritische Zeitzone", sagt Schmall. Kurzfristig relevanter sei es die Kosten in der Herstellung zu senken. Eine Halbierung dürfte die Wirtschaftlichkeit eines ID.2 mit Einstiegspreisen ab 25.000 und einem ID.1 ab 20.000 Euro in greifbare Nähe rücken.

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