BMW i5, i7, ix und i4 – die aktuellen Elektroautos der bayerischen Motorenwerke sind mit Batteriezellen der fünften Generation unterwegs. Wenn ab 2025 die Fahrzeuge der sogenannten Neuen Klasse zum Kunden rollen, bekommen diese nicht nur eine neue Plattform, die ausschließlich für den Elektroantrieb konzipiert sind. Die Stromer werden ihre Antriebsenergie auch aus Akkuzellen der sechsten Generation beziehen. Verbunden ist damit nicht nur ein Umstieg von prismatischen auf Rundzellen. Die neue Speichertechnologie wird auch 30 Prozent mehr Reichweite mit einem um 30 Prozent schnelleren Laden und einem um 60 Prozent geringeren CO2-Ausstoß verbinden.
„Zu Beginn des Prozesses haben wir wirklich mit einem weißen Blatt Papier angefangen und waren offen für alle Zellformate und -größen“, erläutert Kurt Vandeputte, Leiter Technologie Batteriezelle. „Aber angesichts der ehrgeizigen Ziele in puncto Leistung und Sicherheit kamen wir schon bald zu dem Schluss, dass die Rundzelle das beste Format für unsere nächste Generation ist. Sie passt auch am besten zu unserem Integrationsansatz für die neue Klasse.“
Kurt Vandeputte (li.) und Peter Lamp sind bei BMW für die Energiespeicher der Elektroautos verantwortlich. Foto: BMW
Derzeit baut BMW mit seinem Technikpartner Solid Power im Batteriezentrum in Parsdorf nahe München eine erste Prozessentwicklungslinie auf. „Auf dieser Linie werden wir – parallel zu unserem Partner in den USA – an den nächsten Schritten arbeiten, um diese fortschrittliche Batterietechnologie ins Fahrzeug zu bringen“, legt Vandeputte. Sein Versprechen: „Im zweiten Quartal 2024 wird die Linie in Betrieb gehen.“
Feststoffbatterie lässt auf sich warten
Während die neue, sechste Generation der Lithium-Ionen-Zellen in Fahrzeugen wie dem kommenden vollelektrischen Dreier-BMW oder dem nächsten iX3 als Modelle der Neuen Klasse schon 2025 Einzug hält, müssen sich die Kunden noch gedulden, ehe die Fahrzeuge mit Feststoffbatterien ausgestattet werden. „Das wird noch etwas dauern“, sagt Peter Lamp, der seit vielen Jahren die Batterieentwicklung von BMW verantwortet. „Realistisch gesehen werden wir aber noch einige Jahre benötigen, bis die Technologie ausgereift und für die Industrialisierung bereit ist – dies dürfte erst gegen Ende des Jahrzehnts der Fall sein.“ Kooperationspartner Toyota hatte kürzlich das Jahr 2028 als möglichen Starttermin genannt.
Die „Gemini“ genannte neue Batterie des US-Partners One besteht aus zwei unterschiedlichen Zelltypen. Der erste Teil des Akkus besteht aus einer Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen (LFP) für den täglichen Kurzstreckenverkehr. Auf Langstrecken kommt der zweite Teil des Akkupakets zum Einsatz, der anodefreie Zellen mit hoher Energiedichte nutzt. Grafik: One
Was mit einer Solid State-Batterie möglich ist (bei der statt eines flüssigen ein festes Elektrolyt den Transport der Ionen zwischen Anode und Kathode übernimmt), zeigte jüngst der Prototyp eines BMW iX, der mit einem speziellen Akkupaket des Kooperationspartners One (Our Next Energy) aus Michigan, USA, unterwegs war. Mit einer Akkuladung schaffte der elektrische Luxus-SUV mit der „Gemini“-Akku im Unterboden 978 Kilometer. Dem Serienmodell wäre spätestens nach 420 Kilometern die Puste ausgegangen.
„Gemini“-Batterie besteht aus zwei Teilen
Diese Gemini-Batterie beinhaltet dabei zwei unterschiedliche Technologien in einem Paket. Der erste Teil des Akkus besteht aus einer Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen (LFP), die für die ersten 240 Kilometer sorgt und damit die täglichen Fahrten abdecken soll. Auf Langstrecken kommt der zweite Teil des Akkupakets zum Einsatz, der anodefreie Zellen mit besonders hoher Energiedichte nutzt und im Fall des iX-Prototypen weitere 700 Kilometer an Langstreckenpotenzial beisteuert.
„Die über 600 Meilen (960 km), die der BMW iX mit Gemini erreicht hat, sind eine beeindruckende Demonstration“, lobt Jürgen Hildinger, Leiter des Bereichs Hochvoltspeicher bei BMW Group. „Wir arbeiten gerne mit dem Team von ONE zusammen und freuen uns auf die nächsten gemeinsamen Schritte.“
185 kWh Kapazität wiegen schwer
Der zweiteilige Akku von Our Next Energy befindet sich noch in der Prototypenphase, weil die Lebensdauer noch deutlich kürzer als die der LFP-Zellen ist. Zudem können die Zellen nicht ebenso viel Energie an den Elektromotor abgeben wie die Lithium-Eisenphosphat-Zellen und diese – zum Beispiel beim regenerativen Bremsen – auch nicht ebenso schnell wieder aufnehmen.
Die Gemini-Technologie des One-Start-Ups bietet allerdings nicht nur eine größere Reichweite. Sie reduziert auch den Lithiumverbrauch um bis zu 20 Prozent, den Graphitverbrauch um 60 Prozent und minimiert die Verwendung von Nickel und Kobalt. Die Gemini-Batterie aus jenem BMW iX-Prototypen verfügt über eine Speicherkapazität von 185 kWh bei einem stattlichen Gewicht von 710 Kilogramm. Da liegt noch einiges an Entwicklungsarbeit vor den Partnern bis zur Serienreife.