Trends und Herausforderungen des europäischen Batteriemarktes

Wie steht es um den europäischen Batteriemarkt? Um diese Frage zu beantworten, haben Wissenschaftler die verschiedenen Felder der Batterieproduktion untersucht.

Titelbild (Ausschnitt) des Umfeldberichts.

Foto: Marius C. Merkel

Der Umfeldbericht zum europäischen Innovationssystem Batterie 2022 ist erschienen. An ihm wirkten Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Fraunhofer-Institute IPT und ISI, der Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH Aachen und der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB mit. Im Fokus des Berichts stehen die aktuellen Entwicklungen und Herausforderungen des europäischen Batteriemarktes. Dies hat die Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB mitgeteilt.

Verschiedene Felder der Batterieproduktion werden beleuchtet

Wie das FFB ausführt, werden in den vier Kapiteln des Berichts die Entwicklungen und Herausforderungen der verschiedenen Industriefelder der Batteriezellproduktion beleuchtet – von der Rohstoffgewinnung, Materialherstellung und Recycling über den Maschinen- und Anlagenbau und Messtechnik hin zur Zellherstellung. Außerdem werden die Möglichkeiten der Fraunhofer FFB als Transfereinheit zur schnelleren industriellen Einsatzfähigkeit von Prozesstechnologien nachvollzogen.

Batterieindustrie entwickelt sich zur Schlüsselindustrie

In den letzten Jahren hat sich, wie es weiter heißt, 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 wachsenden Ausbaus der Elektromobilität enden viele der Wertschöpfungsketten in Europa, weil viele Hauptakteure der Automobilindustrie dort ansässig sind. Das stärkt den hiesigen Markt für Batterieintegration und Recycling. Trotzdem lässt sich dort auch in den der Batterienutzung vorgelagerten Schritten Umsatzwachstum beobachten.

Die steigenden Rohstoffpreise und das Ziel nachhaltig zu produzieren, haben laut FFB den Trend ausgelöst, dass zunehmend auch europäische Rohstoffquellen gesucht werden, um Batteriezellen herzustellen. Diese bieten eine Reihe von Vorteilen, 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. Diese können in vielen Fällen als Zusätze der Zellfertigung beigefügt werden. 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 Studie wurde im Rahmen eines BMBF geförderten Projekts erstellt. Ziel des Projekts ist der Aufbau der Forschungsfertigung Batteriezelle FFB.

Foto: Marius C. Merkel

Die Batterieherstellung erfordert eine industrielle Anlagentechnik, die den hohen Anforderungen hinsichtlich des Durchsatzes, der Prozessqualität und des Automatisierungsgrades gerecht werden kann. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien aus dem Mobilitätssektor, aber auch für stationäre Anwendungen, hat sich das Marktsegment in den letzten Jahren rasant entwickelt, führt das FFB aus. 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.

Zellfertigung in Europa nimmt Fahrt auf

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 den Angaben zufolge 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 Techniken je nach Reifegrad und Passfähigkeit zum passenden Skalierungsgrad der Fertigung zu untersuchen. Außer der physischen Infrastruktur werden digitale Zwillinge der Zellfertigungen die Daten bündeln, weiteres Prozessverständnis zu generieren und somit einen Beitrag leisten technische Entwicklungszeiten zu beschleunigen.

Aufbau der Forschungsfertigung Batteriezelle FFB in Münster

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 Techniken 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.