In den letzten Jahren hat sich die Batterieindustrie zu einem der Schlüsselzulieferer für viele Branchen entwickelt. Mit der steigenden Nachfrage nach mobilen Energieträgern wächst weltweit auch die Zahl an Akteuren entlang der Batteriewertschöpfungskette. Es lässt sich eindeutig ein Wandel der Mobilitätsbranche beobachten. Ob bei der Gewinnung von Rohstoffen, Produktion von Komponenten, der Zellformierung oder der Batterieintegration: der Einfluss dieser Transformation macht sich global auf allen Wertschöpfungsstufen bemerkbar. Aufgrund des stetig zunehmenden Ausbaus der Elektromobilität enden viele der Wertschöpfungsketten in Europa, da viele Hauptakteure der Automobilindustrie hier ansässig sind. Das stärkt den hiesigen Markt für Batterieintegration und Recycling. Trotzdem lässt sich hier auch in den der Batterienutzung vorgelagerten Schritten Umsatzwachstum beobachten.

Steigende Rohstoffpreise und das Ziel nachhaltig zu produzieren, haben den Trend ausgelöst, dass zunehmend auch europäische Rohstoffquellen gesucht werden, um Batteriezellen herzustellen. Diese bieten eine Reihe von Vorteilen, wie zum Beispiel eine kostengünstige und umweltfreundlichere Produktion, eine schnellere Lieferung sowie Versorgungssicherheit und die Möglichkeit, regionale Wertschöpfungsketten zu schaffen. Zudem hat die Knappheit an Primärrohstoffen sowie Bestrebungen zur Errichtung einer Kreislaufwirtschaft für die Batteriezellfertigung in Europa die Notwendigkeit erhöht, Sekundärrohstoffe aus dem Recycling zu gewinnen, welche in vielen Fällen als Zusätze der Zellfertigung beigefügt werden können. Dementsprechend lässt sich im Re-X Bereich eine Vielzahl an Aktivitäten aus Kooperationen von OEMs, etablierten Technologieunternehmen und etablierten Recyclingunternehmen auf dem europäischen Markt verzeichnen.

Die Batterieherstellung erfordert eine industrielle Anlagentechnik, die den hohen Anforderungen hinsichtlich des Durchsatzes, der Prozessqualität und des Automatisierungsgrades gerecht werden kann. Durch die steigende Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien aus dem Mobilitätssektor, aber auch für stationäre Anwendungen, hat sich das Marktsegment in den letzten Jahren rasant entwickelt. Derzeit dominieren asiatische Unternehmen im Angebotsfeld der Anlagentechnik die Versorgung des globalen Marktes für Batteriezellfertigung. Im Bericht wird darauf eingegangen, wie die europäische Branche dieser Situation durch Innovation und durch die Berücksichtigung von Trends und europäischen Vorgaben begegnet.

In den letzten Jahren hat die Zellfertigung in Europa an Fahrt aufgenommen. Bis 2030 sollen, laut Ankündigungen, 20 neue Gigafactories europäischer und außereuropäischer Betreiber in Europa errichtet werden. Die dort produzierten Batteriezellen finden ihre Anwendung insbesondere im Bereich der Elektromobilität. Daneben agieren Zellfertiger ohne direkte Verbindung zur Automobilbranche, die ihren Fokus auf besonders innovative oder nachhaltige Technologien legen. Das Entwicklungsstadium dieser Unternehmen reicht von der Vorhabensankündigung bis zur bereits gestarteten Produktion.

Die Innovationspfade der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB zielen darauf ab, industrielle Partner in der Lösungsfindung von F&E-Herausforderungen zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden Produktionslinien und Labore aufgebaut, die es möglich machen Technologien je nach Reifegrad und Passfähigkeit zum passenden Skalierungsgrad der Fertigung zu untersuchen. Neben der physischen Infrastruktur werden digitale Zwillinge der Zellfertigungen die Daten bündeln, weiteres Prozessverständnis zu generieren und somit einen Beitrag leisten technologische Entwicklungszeiten zu beschleunigen.

Das Projekt »FoFeBat« und der Beitrag Fraunhofers zur Batterieforschung

Die Studie wurde im Rahmen des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderten Projekts »FoFeBat« erstellt. Ziel des Projekts ist der Aufbau der Forschungsfertigung Batteriezelle FFB in Münster, einer Fraunhofer-Einrichtung, die Forschung und Entwicklung an der Batteriezellproduktion bis in den GWh-Maßstab ermöglichen wird. Die Fraunhofer FFB wird insbesondere Technologien hoher Reife (ab Prototypenstadium) aufgreifen und bis zur industriellen Anwendbarkeit skalieren.

Der gemeinsam von den Fraunhofer-Einrichtungen und -Instituten FFB, IPT und ISI sowie dem Lehrstuhl PEM der RWTH Aachen angefertigte Umfeldbericht gibt einerseits einen Einblick in Trends und Herausforderungen des europäischen Batteriemarktes. Andererseits werden darin gleichzeitig wichtige F&E-Themen benannt, die von der Fraunhofer-Gesellschaft oder anderen Akteuren im Bereich der F&E-Landschaft des Batteriebereichs bearbeitet werden. Die Ergebnisse des Berichts, insbesondere der Blick auf Entwicklungen in der Industrie, sollen für die weitere Ausrichtung der Fraunhofer FFB genutzt werden und unterstützen das entstehende und auf die Batterieindustrie in Deutschland und Europa ausgerichtete Angebot.