Übersicht
Dieser Artikel ist Teil einer Serie, die sich mit den fünf größten Herausforderungen für eine breite Akzeptanz von Elektrofahrzeugen beschäftigt. In dieser Folge werfen wir einen genaueren Blick auf die Probleme und Möglichkeiten zur Optimierung der Produktionskosten von Batterien für Elektrofahrzeuge.
Schlüsselfaktoren – Materialkosten und Produktionseffizienz
Wenn es um die Optimierung der Kosten von Batterien für Elektrofahrzeuge geht, ist es wichtig, zwischen Dingen zu unterscheiden, die im Einflussbereich der Hersteller liegen, wie z. B. Produktionsprozesse, und Dingen, die eher von makroökonomischen Faktoren abhängen, wie z. B. den Rohstoffkosten.
Materialien
Laut AlixPartners beliefen sich die durchschnittlichen Rohstoffkosten für E-Fahrzeuge im Mai 2022 auf 8.255 US-Dollar pro Fahrzeug, gegenüber 3.636 US-Dollar pro Fahrzeug im Jahr 2021 und durchschnittlich 1.875 US-Dollar pro Fahrzeug im Jahr 2020.
Wichtige Materialien, die in Batterien für Elektrofahrzeuge verwendet werden, wie Kobalt, Nickel und Lithium, weisen die höchsten Preissteigerungen auf, weil die Nachfrage steigt und die neu abgebauten Mengen knapp sind.
Das Forschungsunternehmen E Source schätzt, dass die Preise für Batteriezellen aufgrund von Materialknappheit von 2023 bis 2026 um 22 % ansteigen und einen Höchststand von 138 US-Dollar pro Kilowattstunde erreichen werden, bevor sie bis 2031 wieder kontinuierlich sinken – möglicherweise sogar auf 90 US-Dollar pro Kilowattstunde.s.
Die Ausweitung des Recyclings von Batterien für Elektrofahrzeuge wird sich ebenfalls positiv auf die Gesamtverfügbarkeit von verwertbaren Materialien auswirken. Laut Allied Market Research wird der globale Markt für das Recycling von Elektrofahrzeugbatterien bis zum Jahr 2025 voraussichtlich 2,2 Milliarden US-Dollar erreichen, mit einer CAGR von 41,8 % von 2018 bis 2025. Das US-Energieministerium geht davon aus, dass „recyceltes Material bis 2030 möglicherweise ein Drittel des Bedarfs der Vereinigten Staaten an Kathodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien decken könnte“.
Aus Sicht der Hersteller von Batterien für Elektrofahrzeuge sind die Rohstoffkosten jedoch in erster Linie ein unkontrollierbarer Faktor, der überwacht und eingeplant werden muss, aber nicht direkt kontrolliert werden kann.
Produktionskosten
Während die Hersteller darauf warten, dass die Schwankungen bei den Materialkosten ihren Höhepunkt erreichen und sich wieder nach unten bewegen, haben sie ausgezeichnete Möglichkeiten, Fortschritte in dem Bereich zu erzielen, den sie in erster Linie kontrollieren können, nämlich in Bezug auf das Design-for Manufacturing (DFM) und die Optimierung der Produktionsprozesse.
In den folgenden Abschnitten werden die wichtigsten Grundlagentechnologien und Möglichkeiten zur Verbesserung der Produktionseffizienz und zur Senkung der Batteriekosten für Elektrofahrzeuge näher beleuchtet.
Optimierung von Batteriedesigns für Produktionseffizienz und niedrigere Kosten
Die Art und Weise, wie Batteriezellen zu Modulen und Batteriepaketen zusammengeschaltet werden, kann nicht nur einen erheblichen Einfluss auf die Leistung, sondern auch auf die Gesamtkosten von Batterien für Elektrofahrzeuge haben.
Batterien für Elektrofahrzeuge bestehen im Allgemeinen aus einer Konstruktionshierarchie mit den folgenden Schlüsselelementen:
- Einzelzellen – die kleinste, verpackte Form der Batterie, bei der es sich in der Regel um eine Lithium-Ionen-Einheit handelt, die jeweils eine Spannung von ein bis sechs Volt liefert.
- Module –bestehend aus mehreren Zellen, die entweder in Reihe oder parallel geschaltet sind.
- Batteriepakete – endgültig einsetzbare Batteriesysteme, die aus mehreren in Reihe oder parallel geschalteten Modulen bestehen, um die für eine bestimmte Anwendung erforderliche Leistung zu erbringen.
ARTEN VON BATTERIEZELLEN
- Zylindrische Zellen haben eine symmetrische Form, die sich effizient zusammenpacken lässt. Diese sind der am häufigsten verwendete Zelltyp und ermöglichen eine hohe Packungsdichte in Modulen. Die zylindrische Form trägt ebenfalls zur Minimierung von Spannungen und Innendruck bei.
- Prismatische Zellen sind in der Regel in einem harten Gehäuse aus geschweißtem Aluminium oder Stahl verpackt. Ihr flaches Design kann die Volumennutzung im Modul und im Batteriepaket verbessern. Prismatische Zellen können jedoch in der Herstellung teurer sein.
- Pouch-Zellen (manchmal auch als Polymerzellen bezeichnet) ähneln den prismatischen Zellen, sind aber anstelle eines harten Metallgehäuses in einem laminierten Folienbeutel versiegelt. Pouch-Zellen bieten ein hohes Maß an Verpackungseffizienz und können in einer Vielzahl von Formen hergestellt werden. Sie können jedoch zum Aufquellen neigen und sind anfälliger für Penetration als Hartdärme.
ENNOVI-CellConnect-Round unterstützt zylindrische und prismatische Batteriemoduldesigns und wurde speziell entwickelt, um Batterieherstellern für das gesamte Anwendungsspektrum eine einzige dünne, robuste und anpassbare Lösung zu bieten, die eine hervorragende Stromdichtespreizung erreicht.
ENNOVI-CellConnect-Round bietet Optionen für die schnelle und robuste Befestigung der Zellen durch Laserschweißen und ermöglicht so effiziente Produktionsprozesse, niedrigere Herstellungskosten und hohe Stückzahlen.
ENNOVI-CellConnect-Round verwendet auch eine patentierte Innovation namens U-Turn, die eine hervorragende Stromverteilung ermöglicht und für eine gleichmäßige Verteilung der Stromdichte über das gesamte Batteriemodul sorgt.
ENNOVI ist in der Lage, diese gleichmäßige Energieverteilung zu erreichen, indem wir unsere bewährten, präzisen und hochvolumigen Fertigungsmethoden nutzen, die sicherstellen, dass jede ENNOVI-CellConnect-Round-Metallplatte eine gleichmäßige Dicke hat, selbst bei sehr großen Batterieverbindungen.
Durch die Verringerung der Belastung der einzelnen Batteriezellen ermöglicht U-Turn eine optimale Batterieleistung und erhöht die Reichweite des Fahrzeugs, während gleichzeitig die Lebensdauer der Batterie verlängert und die Gesamtkosten der Batterie gesenkt werden.
Mit der exponentiellen Verbreitung von Elektrofahrzeugen und anderen E-Mobilitätsanwendungen auf der ganzen Welt hat jedes Batteriedesign seine eigenen Spezifikationen und Anforderungen. Daher sind maßgeschneiderte Lösungen entscheidend, um diese große Bandbreite an Designs zu unterstützen. ENNOVI-CellConnect-Round erfüllt diese Anforderung mit einem anpassbaren System, das die Batteriezellen mit den Stromabnehmern verbindet und mit zylindrischen oder prismatischen Batteriemodulen verwendet werden kann.
ENNOVI ist in der Lage, diese gleichmäßige Energieverteilung zu erreichen, indem wir unsere bewährten, präzisen und hochvolumigen Fertigungsmethoden nutzen, die sicherstellen, dass jede ENNOVI-CellConnect-Round-Metallplatte eine gleichmäßige Dicke hat, selbst bei sehr großen Batterieverbindungen.
Durch die Verringerung der Belastung der einzelnen Batteriezellen ermöglicht U-Turn eine optimale Batterieleistung und erhöht die Reichweite des Fahrzeugs, während gleichzeitig die Lebensdauer der Batterie verlängert und die Gesamtkosten der Batterie gesenkt werden.
Mit der exponentiellen Verbreitung von Elektrofahrzeugen und anderen E-Mobilitätsanwendungen auf der ganzen Welt hat jedes Batteriedesign seine eigenen Spezifikationen und Anforderungen. Daher sind maßgeschneiderte Lösungen entscheidend, um diese große Bandbreite an Designs zu unterstützen. ENNOVI-CellConnect-Round erfüllt diese Anforderung mit einem anpassbaren System, das die Batteriezellen mit den Stromabnehmern verbindet und mit zylindrischen oder prismatischen Batteriemodulen verwendet werden kann.
Zusammenfassung
Die Fähigkeit, eine breite Palette von Batteriegrößen für Elektrofahrzeuge effektiv zu entwickeln und herzustellen und verschiedene Zelltypen zu integrieren, ist ein entscheidender Faktor für die Optimierung der Batteriekosten.
Flexibilität und Anpassungsfähigkeit sind der Schlüssel zu verschiedenen Designkonfigurationen. ENNOVI-CellConnect-Round ist eine maßgeschneiderte Verbindungslösung, die die Konfigurierbarkeit und Montageeffizienz bietet, die Hersteller von Elektrofahrzeugen benötigen, um komplexe Designs und Platzprobleme zu lösen.
Als langjähriger Innovator und zuverlässiger Zulieferer der Automobilindustrie spielt ENNOVI weiterhin eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Technologien zur Kostensenkung, zur Verbesserung der Produktionsleistung und zur Ermöglichung einer breiten Einführung von Elektrofahrzeugen.
