Eine Lithium-Ionen-Batterie oder Lithium-Ionen-Akku ist eine Art Lithium-Akku .
Seine Hauptvorteile sind eine hohe spezifische Energie (zwei- bis fünfmal mehr als beispielsweise Nickel-Metallhydrid ) sowie das Fehlen des Memory-Effekts . Schließlich ist die Selbstentladung im Vergleich zu anderen Akkumulatoren relativ gering. Die Kosten bleiben jedoch hoch und Lithium war lange Zeit auf kleine Systeme beschränkt.
Erste vertrieben von Sony Energitech in 1991 , die Lithium-Ionen - Batterie nimmt nun einen überwiegenden Platz in dem tragbaren Elektronikmarkt.
Der Chemie-Nobelpreis 2019 ging an die Innovatoren der Lithium-Ionen-Batterie: den Engländer Stanley Whittingham , den Amerikaner John B. Goodenough und den Japaner Akira Yoshino . Stanley Whittingham ist der Ursprung der allerersten Lithium-Ionen-Batterie, die in den 1970er Jahren mit finanzieller Unterstützung des Ölkonzerns Exxon entwickelt wurde, der von der Ölkrise beunruhigt ist und am Ende dieser Krise seine Subventionen einstellt. John Goodenough modifiziert den Prototyp von Stanley Whittingham, indem er Tantalsulfid-Elektroden durch Kobaltoxid ersetzt, wodurch die Lithiumbatterie effizienter wird und eine Kommerzialisierung in Betracht gezogen werden kann. 1986 perfektionierte es der Japaner Akira Yoshino, indem er auf reines Lithium in der Anode verzichtete und es mit Petrolkoks mischte, was es gleichzeitig ermöglichte, die Batterie zu entlasten, an Stabilität und Langlebigkeit zu gewinnen.
Die Lithium-Ionen - Batterie auf dem reversiblen Austausch basiert Lithium - Ionen zwischen einer positiven Elektrode, die meist ein lithiiertes Übergangsmetalloxid ( kobalt dioxid oder Mangan ) und einer negativen Graphitelektrode (MCMB Kugel). Die Verwendung eines Elektrolyt aprotisches (ein Salz LiPF 6 in einer Mischung aus gelösten Ethylencarbonat zu Propylencarbonat oder Tetrahydrofuran ) ist zwingend die sehr reaktiven Elektroden verschlechtert zu vermeiden.
Die Nennspannung einer Li-Ionen-Zelle beträgt je nach Technologie 3,6 oder 3,7 V.
Diese Äquivalenz: 1 Element Li-Ion = 3 Elemente Ni-MH ist interessant, weil sie manchmal eine Substitution erlaubt (von Li-Ion nur durch Ni-MH, das Gegenteil kann sich als katastrophal erweisen ). Ni-MH ist sicherer zu verwenden, insbesondere beim Laden.
Sicherheitsprobleme erfordern die Integration eines elektronischen Schutzsystems (BMS) an Bord, das ein zu tiefes Laden oder Entladen verhindert und den Spannungsausgleich zwischen Zellen in Batterien aus mehreren Zellen in Reihe ermöglicht; Andernfalls besteht die Gefahr, dass die Batterie explodiert. Auch die zulässigen Lade- und Entladeströme sind geringer als bei anderen Technologien.
Einige Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien für die Industrie (mehrere hundert Watt pro Zelle) halten jedoch dank verbesserter Chemie und optimierter elektronischer Verwaltung bis zu fünfzehn Jahre. Sie werden in der Luftfahrt , in Hybrid- und Elektrofahrzeugen , Backup-Systemen, Schiffen usw. eingesetzt. EDF Énergies nouvelles hat in McHenry (Illinois) einen Satz von 20 MWh Li-Ion-Batterien in Betrieb genommen , die das Hochspannungsnetz regulieren sollen. Spannung im Auftrag des Betreibers PJM Interconnection (de) . Die Raumsonde Galileo zum Beispiel soll mit Li-Ionen-Batterien ausgestattet werden, die für zwölf Jahre geplant sind. Der Einsatz der Li-Ionen-Technik bei diesen Leistungsskalen steckte in den 2000er Jahren erst in den Kinderschuhen .
Die elektrochemischen Reaktionen, die den Betrieb eines Akkumulators ermöglichen, erzwingen die Verdrängung von Lithiumionen von einer Elektrode zur anderen. In der Entladungsphase wird das Li + -Ion von einer Graphitmatrix, zu der es eine geringe Affinität hat, freigesetzt und bewegt sich in Richtung eines Kobaltoxids, zu dem es eine hohe Affinität hat. Beim Laden wird das Li + -Ion vom Kobaltoxid freigesetzt und in die Graphitphase eingebaut.
Beim Entladen des Akkumulators ergeben sich folgende chemische Gleichungen:
An der Elektrode (+):
An der Elektrode (-):
Beim Laden sind die Gleichungen in die andere Richtung zu betrachten. Der Entladungsprozess wird durch die Übersättigung von Kobaltoxid und die Produktion von Lithiumoxid Li 2 O . begrenztdie das Li + -Ion nicht mehr wiederherstellen kann .
Eine Überlastung von 5,2 V führt zur Synthese von Kobalt( IV ) oxid CoO 2.
Innerhalb des Lithium-Ionen-Akkumulators pendeln die Li + -Ionen daher bei jedem Lade-/Entladezyklus zwischen den beiden Elektroden, die Reversibilität ist jedoch nur für < 0,5 möglich.
Die Energiekapazität eines solchen Akkumulators ist gleich der Gesamtladung der transportierten Ionen multipliziert mit der Betriebsspannung. Jedes Gramm Lithium-Ionen, das von einer Elektrode zur anderen bewegt wird, trägt eine Last, die der Faraday-Konstante / 6,941 oder 13 901 C entspricht . Bei einer Spannung von 3 V entspricht dies 41,7 kJ/g Lithium oder 11,6 kWh/kg . Dies ist etwas mehr als die Verbrennung von 1 kg Benzin, aber wir müssen auch die Masse der anderen Materialien berücksichtigen, die für den Betrieb des Akkumulators erforderlich sind.
Mehrere Hersteller wie Nokia und Fujitsu-Siemens haben nach Überhitzungsproblemen bei einigen verkauften Akkus ein Akku-Austauschprogramm gestartet.
2016 musste der Hersteller von mobilen Produkten Samsung nach mehreren Bränden und Explosionen sogar sein Galaxy Note 7 zurückziehen .
Das Aufladen erfolgt im Allgemeinen in zwei Phasen, einer ersten Phase mit begrenztem Strom in der Größenordnung von C/2 bei 1 C (C ist die Kapazität des Akkumulators). Diese Phase ermöglicht eine schnelle Aufladung bis zu etwa 80 %, dann eine zweite Phase mit konstanter Spannung und abnehmendem Strom, um in etwa zwei weiteren Stunden eine Ladung von 100 % zu erreichen. Der Ladevorgang ist abgeschlossen, wenn der Ladestrom unter einen Wert fällt, der als Ladeschlussstrom bezeichnet wird.
Die Ladeschlussspannung für Li-Ionen-Akkus kann je nach Angabe des Akkuherstellers 4,1 bis 4,2 V betragen. Die derzeit akzeptierte Toleranz beträgt ± 0,05 V pro Zelle, sie sind sehr empfindlich gegenüber Überlastung und müssen bei Reihenschaltung geschützt werden. Die Ladegeräte müssen von guter Qualität sein, um diese Toleranz einzuhalten. Es ist wichtig, immer das Datenblatt des Herstellers zu beachten, das die Ladebedingungen der Batterie angibt (Toleranz, Ladestrom, Ladeschlussstrom usw. ). Bestimmte Elemente, die für die Allgemeinheit bestimmt sind, verfügen jedoch über eine interne Elektronik, die sie vor schlechter Handhabung (Überlastung, Tiefentladung) schützt. Allerdings muss die Entladung auf eine Spannung von 3 V pro Zelle begrenzt werden, eine Entladungsspannung von weniger als 2,5 V kann zur Zerstörung der Zelle führen.
Die Lithium -Ionen-Batterien sollten nicht mit Lithium-Batterien verwechselt werden, die nicht wiederaufladbar sind. Die Verwirrung wird durch den englischen Begriff Batterie aufrechterhalten, der sowohl eine elektrische Batterie ( Primärbatterie oder Primärzelle auf Englisch) als auch einen Akkumulator ( Sekundärbatterie oder Sekundärzelle auf Englisch) bezeichnet, während im Französischen der Begriff Batterie falsch verwendet wird, um allgemein bezeichnen eine „ elektrische Akkumulatorbatterie “.
Die Selbstentladungsrate von Lithium-Ionen-Batterien ist gering: weniger als 10 % / Jahr, im Gegensatz zu bestimmten Batterietypen, die sich auch im Stillstand entladen: Dies war bei der Lithium / Metall / Polymer-Batterie (LMP) von Bolloré der Fall . die ein Fiasko waren, weil sie auf einer Temperatur von 60 ° C gehalten werden musste , was bedeutete, dass sie ständig nachgeladen werden musste, wenn sie nicht im Umlauf war, sonst würde sie sich entladen.
Der Verlust an Akkukapazität variiert stark je nach Modell, Klima und Lademethode. Im Durchschnitt beträgt dieser Verlust laut einer 2019 durchgeführten Studie an 6.300 Elektrofahrzeugen 2,3 % pro Jahr. Schnellladungen beschleunigen diesen Verlust erheblich: Ohne Schnellladung verliert eine Batterie in fünf Jahren weniger als 2 %, gegenüber mehr als 10 % bei regulären Schnellladungen.
Bei strikter Einhaltung der Lade- und Entladebedingungen können diese Akkus bei „allgemeinen“ Produkten (Elektrofahrräder, Smartphones, Kameras) 5 bis 6 Jahre und bei Produkten mehr als 10 Jahre halten.
Beachten Sie die elektrischen BesonderheitenMit einem geeigneten Qualitätsladegerät und einem Batteriemanagementsystem (BMS) werden diese Anforderungen in der Regel erfüllt.
Beachten Sie einige GebrauchsanweisungenÜberhitzung des Akkumulators vermeiden:
Akkus verschleißen auch im unbenutzten Zustand (beim Kauf auf das Herstellungsdatum achten).
Wenn diese Bedingungen eingehalten werden, kann der Akkumulator weiterhin funktionieren, obwohl er weiß, dass seine Kapazität (in Ah) von Jahr zu Jahr abnimmt.
Das Ende der Lebensdauer tritt ein, wenn das BMS während der Entladung eine Spannung unterhalb der Abschaltschwelle auch an einem einzelnen Element erkennt und die Stromversorgung unterbricht. Der Akku hat möglicherweise noch 10 bis 20 % Kapazität, kann aber nicht mehr verwendet werden. Das Ende der Lebensdauer kann auch eintreten, weil die Zahl der Lade-Entlade-Zyklen des Produkts erschöpft ist, aber dies wird selten, da die Zahl der möglichen Zyklen zugenommen hat (ungefähr von 500 auf 1000).
Ein mit einem Lithium-Ionen-Akku ausgestattetes Gerät liefert bei negativen Temperaturen weniger Energie. Es ist ratsam, Ihr Smartphone, Tablet oder jedes andere elektronische Gerät, das mit einem Lithium-Ionen-Akku ausgestattet ist, an einem Ort mit einer Temperatur zwischen 0 ° C und 35 ° C mit einer Komfortzone zwischen 16 ° C und 22 ° C aufzubewahren . Wenn die Temperaturen sinken, sind die chemischen Reaktionen, die Energie erzeugen, weniger aktiv. Dadurch wird weniger Energie zugeführt. Bei steigenden Temperaturen normalisiert sich die Leistung des Akkus jedoch wieder.
Im Jahr 2013 repräsentierten japanische Hersteller 70 % des Weltmarktes für Batterien für den Automobilmarkt; Ihr Marktanteil ging 2016 auf 41 % zurück, während der von China von 3 auf 26 % zurückging .
Im Jahr 2020 wurden knapp 140 GWh an Batterien für die Herstellung von Elektro- und Hybridfahrzeugen bereitgestellt. Die sechs wichtigsten Hersteller dieser Batterien machen rund 90 % des Marktes aus; drei sind Koreaner: LG Energy Solutions , führend mit einer Kapazität von 40 GWh , Samsung SDI und SK Innovation; zwei sind Chinesen: CATL bei 2 e in der Welt mit einer Kapazität von 30 GWh und BYD ; Einer ist Japaner: Panasonic , dank seiner Partnerschaft mit Tesla führend auf dem amerikanischen Markt. Für die Belieferung des europäischen Marktes geht der Trend zur Herstellung von Zellen in Europa durch asiatische Hersteller: LG Chem in Polen für die Batterien des Renault ZOE II, Nissan AESC (Joint Venture zwischen Nissan und NEC ) in Großbritannien für die des Nissan LEAF II, Samsung SDI in Ungarn für die des BMW i3, LG Chem in Deutschland für den Volkswagen ID3.
Japans Panasonic bleibt auf 1 st weltweit größten Zellhersteller für Batterien im ersten Halbjahr 2018 mit einer Produktion von 3.330 MWh , um 21,5% im Vergleich zu 2017, aber sein Marktanteil von 31,4% auf 21,1% gesunken; auf Rang 2 e produzierte die chinesische CATL 2274 MWh , ein Anstieg von 261% (14,4% des Marktes), und auf Rang 3 E , chinesische BYD 1735 MWh (180,6%; 11% Marlet); der 4. Platz , die koreanische LG Chem, mit 1670 MWh (39%) sank um 13,8% auf 10,6% des Marktes und der 5. Platz , der koreanische Samsung SDI 879 MWh (47%) von 6,8% auf 5,6% zurück der Markt. Insgesamt repräsentieren diese fünf Hersteller 64 % des Weltmarktes.
Im Mai 2018 wurde eine von der japanischen Regierung finanzierte Allianz gegründet, um die Entwicklung von Feststoffbatterien zu beschleunigen; es umfasst Hersteller (Toyota, Nissan und Honda), Batteriehersteller (Panasonic und GS Yuasa) und Libtec, eine japanische Forschungsorganisation für Lithium-Ionen-Batterien. Ziel ist es, die Reichweite von Elektroautos bis 2030 auf 800 Kilometer zu verdoppeln, mit einem ersten Ziel von 550 Kilometern bis 2025.
In Juni 2018, die chinesische Regierung hat alle Subventionen für Batterien gestrichen , die keine Reichweite von mindestens 150 km bieten ; Diese neue Politik wird eine groß angelegte Konsolidierung in der Autobatterieindustrie in Asien auslösen, wo rund 100 Akteure präsent sind. Auch japanische und südkoreanische Hersteller haben einen schnellen Hochlauf programmiert. Zwischen 2017 und 2020 wird Panasonic, das fast ausschließlich für Tesla arbeitet, mit der Eröffnung seiner Gigafactory in Nevada Anfang der 2020er Jahre sein Produktionsvolumen mehr als verdoppeln. CATL wird seine Produktionskapazitäten bis 2020 dank einer riesigen chinesischen Fabrik verfünffachen. Der neue Standort von LG Chem in Breslau, Polen, wird Renault, Audi oder Volvo beliefern. Samsung SDI hat eine ehemalige Plasmabildschirmfabrik in Goed, Ungarn, in ein Produktionszentrum für Lithium-Ionen-Batterien umgewandelt, um Volkswagen und BMW zu beliefern; letztere schloss jedoch einen Vertrag mit CATL ab.
Das chinesische Unternehmen Contemporary Amperex Technology Limited (CATL) gibt in . bekanntJuni 2020eine Lithium-Ionen-Batterie für Elektroautos mit einer Lebensdauer von 16 Jahren und einer Reichweite von 2 Millionen Kilometern, doppelt so viel wie die aktuellen Garantien, begrenzt auf durchschnittlich acht Jahre und maximal 1 Million Kilometer bei Lexus. Auf der anderen Seite wäre der Preis für diese Batterien 10 % höher als die aktuellen. Tesla kündigt 1,6 Millionen Kilometer für seine Batterien an, die weniger teuer in der Herstellung sind, und General Motors hat seine Ultium-Batterien mit einer angekündigten Lebensdauer von über 1 Million Kilometern vorgestellt.
Im Jahr 2020 erwägt Indien einen ähnlichen Plan wie der „Battery Airbus“, um seine Abhängigkeit von China bei seinen Lithium-Ionen-Batteriezellen zu überwinden. Die Regierung geht davon aus, dass in ihrem Hoheitsgebiet genügend Potenzial vorhanden wäre, um mindestens 5 Gigafactories vom Typ Tesla mit einer Gesamtkapazität von 50 GWh zu schaffen .
Tesla hat seine Gigafactory 1 in Nevada mit einer Kapazität von 35 GWh/Jahr gebaut und plant Gigafactory 2 und höher in Buffalo, New York State , Japan und China . Tesla hat sich gesichertMai 2018 seine Lithium-Lieferungen für drei Jahre dank eines Vertrags mit dem australischen Unternehmen Kidman Resources.
Das Northvolt- Projekt , das von der Europäischen Kommission über ein Darlehen der Europäischen Investitionsbank (EIB) in Höhe von 52,5 Millionen Euro unterstützt wird, wurde von zwei ehemaligen Tesla-Mitarbeitern initiiert; Es bringt Scania , Siemens und ABB zusammen , um in Schweden ein Batteriewerk zu bauen, das 2020 mit einem Produktionsziel von 8 GWh / Jahr an Zellen in Betrieb genommen werden soll , dann 32 GWh / Jahr bis 2023. Der Bau der Fabrik begann am8. Juni 2018in Skellefteå , Schweden; das Northvolt-Konsortium hat die Mitgliedschaft des dänischen Windturbinenherstellers Vestas erhalten . Die beiden Gründer, Peter Carlsson, ehemaliger Produktionsleiter des Model S, und Paulo Cerruti, entschied sich Schweden , weil es billig und 100% hydraulische Energie hat, die CO - Emissionen minimieren hilft. 2 ; Sie hoffen auch, Nickel, Kobalt, Lithium und Graphit in Skandinavien beziehen zu können. Um mit den asiatischen Giganten konkurrenzfähig zu sein, planen sie, ihre Kosten durch eine sehr starke Fertigungstiefe zu senken und Prozesse zu automatisieren.
Unterstützt von der Europäischen Kommission und ihrer Investmentbank will die European Battery Alliance (EBA) einen „Airbus der Batterien“ vorantreiben; Sie schätzt, dass es "mindestens 10 bis 20 Gigafabriken" braucht, um den Batteriebedarf der Europäischen Union zu decken . Ab 2025 könnte der Kontinent einen Markt von 250 Milliarden Euro erobern, während 2018 asiatische Hersteller diesen Markt monopolisieren. Nach der Unterstützung des Northvolt-Projekts treiben sie die Projekte des französischen Unternehmens Saft voran, das kürzlich von Total und dem deutschen Konsortium Terra-E übernommen wurde.
Die koreanischen Unternehmen LG Chem und Samsung SDI betreiben bereits (im Jahr 2018) Batteriezellfabriken in Europa, Polen bzw. Ungarn, und der chinesische Batteriehersteller CATL ( Contemporary Amperex Technology ), der Lieferverträge mit BMW, Volkswagen, Daimler und Nissan unterzeichnet hat. Renault-Allianz plant den Bau einer Fabrik in Europa. CATL hat sich entschieden inJuni 2018diese Fabrik in Erfurt in Deutschland zu bauen ; es wird eine Kapazität von 14 GWh / Jahr haben .
das 13. November 2018, Peter Altmeier , Bundesminister für Wirtschaft und Energie, kündigt die Mobilisierung von einer Milliarde Euro bis 2021 an, um den Start der Lithium-Ionen-Zellproduktion in Deutschland zu erleichtern, damit „Deutschland und Europa bis 2030 30 % des weltweiten Bedarfs decken können.
Die Europäische Kommission gibt dem 2. Mai 2019seine Zustimmung "grundsätzlich" zur Zahlung von Subventionen durch Paris und Brüssel für Projekte der "European Battery Alliance", ohne dass diese als rechtswidrige staatliche Beihilfen gewertet würden. Die Höhe der genehmigten Subventionen wird jedoch auf 1,2 Milliarden Euro begrenzt, was weniger ist als die von Frankreich und Deutschland zugesagten 1,7 Milliarden. Durch die Hinzunahme privater Mittel könnten die Investitionen in diese Initiative bis zu 5 bis 6 Milliarden Euro betragen. Peter Altmaier, Bundeswirtschaftsminister, gibt bekannt, dass er mehr als 35 Interessensbekundungen erhalten hat.
Rumänien kündigt in . an Juni 2019die Wiedereröffnung mehrerer Minen, um zum Projekt der European Battery Alliance beizutragen. Dies sind Kobaltminen, die zur Herstellung von Kathoden in den Zellen von Lithium-Ionen-Akkus verwendet werden, und Graphit, der Hauptbestandteil von Anoden.
Die Europäische Kommission weist die 9. Dezember 2019, das Label „Europäisches Projekt von gemeinsamem Interesse“ (IPCEI) für das von Frankreich ins Leben gerufene „Airbus-Batterien“-Projekt, dem sechs weitere EU-Mitgliedstaaten (Deutschland, Belgien, Polen, Italien, Schweden, Finnland) beigetreten sind; dieses Label genehmigt staatliche Beihilfen. Das Projekt vereint siebzehn Unternehmen, darunter PSA, Saft, BASF, BMW, Varta, Eneris, Solvay und Umicore. Die Summe der zugesagten staatlichen Beihilfen wird voraussichtlich 3,2 Milliarden Euro erreichen, die zu den 5 Milliarden geplanten Investitionen der Unternehmen hinzukommen.
Das Joint Venture Volkswagen-Northvolt gibt im Mai 2020 den Bau eines ersten Batteriewerks am Volkswagen Standort in Salzgitter, Deutschland, bekannt. Es wird ab 2024 jährlich 16 GWh an Akkumulatoren produzieren oder rund ein Zehntel des europäischen Bedarfs, der im Jahr 2025 auf 150 GWh pro Jahr geschätzt wird .
Im November 2020 kündigt der chinesische Batteriehersteller SVolt den Bau einer Batteriefabrik für Elektroautos in Deutschland in der Region Saarlouis an ; seine Produktionskapazität von 24 GWh wird zwischen 300.000 und 500.000 Autos pro Jahr ausrüsten; Ende 2023 soll es losgehen.
Im März 2021 gibt Volkswagen sein Ziel bekannt, im Jahr 2030 in sechs Fabriken 240 GWh Batterien zu produzieren, gegenüber 30 GWh im Jahr 2023, wenn die ersten beiden Fabriken in Betrieb genommen werden: Das schwedische Werk in Skellefteå wird dann das erste sein, das 2023 40 GWh erreicht reach die von Salzgitter im Jahr 2025. Auf 80 % der Reichweite wird ein einziges Batteriemodell zum Einsatz kommen, was eine Preissenkung der Pkw um 30 % in der Mittelklasse und um 50 % im Einstiegssegment ermöglichen soll.
In Europa vervielfachen sich riesige Batteriefabrik-Projekte: Schon vor den Ankündigungen von Volkswagen hatten Experten der NGO Transport & Environment 22 Projekte identifiziert, davon 8 in Deutschland, die eine Kapazität von 460 GWh im Jahr 2025 und 730 GWh im Jahr 2030 repräsentieren .
Nach der "grundsätzlichen" Einigung der Europäischen Kommission am 2. Mai 2019zur Zahlung von Zuschüssen durch Paris und Brüssel für Projekte der „European Battery Alliance“ bestätigt Bruno Le Maire, dass das erste Projekt von Saft, im Besitz der Total-Gruppe, und PSA über ihre deutsche Tochtergesellschaft Opel getragen wird; es wird mit einer Pilotanlage mit 200 Mitarbeitern beginnen, ab 2020 in Frankreich, dann zwei Produktionsstätten, eine in Frankreich und die andere in Deutschland, mit jeweils 1.500 Mitarbeitern bis 2022-23, die '' verbessertes 'flüssiges Lithium' produzieren werden -Ionen-Batterien zuerst, dann von 2025 bis 2026 die Festkörpertechnologie übernehmen. Der CEO von Total, gezeichnet von seinem Scheitern im Solarpanel-Sektor, glaubt, dass dieses Projekt nur durch Investitionen in die zukünftige Batteriegeneration relevant wäre. Sie fordert auch Garantien von der Europäischen Union, um den Markt gegen asiatische Konkurrenten zu schützen. Er erklärt, dass die Initiative "riesige" öffentliche Subventionen erfordert.
Am 3. September 2020 gaben der Autohersteller PSA und der Mineralölkonzern Total (mit seiner Tochter Saft) die Gründung der Automotive Cells Company (ACC) bekannt, einem Joint Venture, das ab 2023 zwei Batteriezellfabriken in Frankreich und Deutschland entstehen soll. ACC entwickelt bereits am Saft-Standort in Nersac bei Angoulême Lithium-Ionen-Zellen; die Produktion seiner Batterien wird 2023 an zwei weitere Hochleistungsstandorte verlagert: in Frankreich in Douvrin (62) für Peugeot / Citroën und in Kaiserslautern in Deutschland für Opel, mit 8 GWh Jahreskapazität, sukzessive auf 48 GWh erhöht im Jahr 2030 das Äquivalent von einer Million Elektrofahrzeugen.
das 28. Juni 2021, Renault kündigt zwei große Partnerschaften für riesige Batteriefabriken an, die erste mit dem chinesischen Unternehmen EnVision für den Bau einer „Gigafactory“ in Douai (9 GWh im Jahr 2024, 24 GWh im Jahr 2030), was einer Investition von 2 Milliarden € und 2.500 Arbeitsplätzen entspricht bis 2030 die zweite mit dem in Grenoble ansässigen Startup Verkor, bei dem es mehr als 20 % des Kapitals benötigt, um ab 2022 eine Pilotlinie zur gemeinsamen Entwicklung von Hochleistungsbatterien bauen zu können, die hochleistungsfähige -Batterie-Fahrzeuge von Renault (Segment C und höher) sowie der Elektro-Alpin. Verkor wird dann eine 16- GWh- Gigafactory bauen , die 2026 in Betrieb gehen und 1.200 Mitarbeiter bei voller Auslastung beschäftigen wird.
Laut Bloomberg BNEF ist der Preis für Elektroauto-Batteriepacks in 10 Jahren (2010-2020) von 1.100 US-Dollar auf 137 US-Dollar pro kWh gefallen (102 US-Dollar für die Zellen + 35 US-Dollar für das Pack). Der durchschnittliche Preis für Busbatterien in China beträgt 105 US-Dollar / kWh. BloombergNEF schätzt, dass der Preis bis 2030 um 40 % auf 58 USD / kWh sinken könnte.
Im Dezember 2020 legt die Europäische Kommission einen von den Mitgliedstaaten und dem Europäischen Parlament zu validierenden Verordnungsentwurf vor, der Umweltkriterien für die gesamte Batterielebensdauerkette von der Rohstoffgewinnung bis zum Recycling vorschreibt, durch die Produktion. Um den CO2-Fußabdruck ihrer Produktion zu begrenzen, sollten Hersteller diesen zunächst messen und meldenJuli 2024. Ein „digitaler Pass“-System wird eine detaillierte Überwachung der Herkunft und Behandlung der verwendeten Materialien ermöglichen. InJanuar 2026, werden Leistungsklassenlabels eingeführt. Auf der Grundlage der dann gesammelten Daten würden ab Juli 2027 auf jeder Stufe der Kette maximale Schwellenwerte für den CO2-Fußabdruck festgelegt. Außerdem werden Leistungs- und Sicherheitskriterien festgelegt. Die einzuhaltenden ökologischen Kriterien beziehen sich insbesondere auf die Langlebigkeit der verwendeten Rohstoffe, die Verwendung von Recyclingmaterialien und die Sauberkeit des bei der Herstellung verbrauchten Energieverbrauchs. Die Recyclingkomponente des Plans würde 2025 in Kraft treten. Das Ziel der getrennten Sammlung von Gerätebatterien würde dann auf 65 % (dann 70 % im Jahr 2030) gegenüber 45 % in den derzeitigen Texten angehoben. Thierry Breton warnt: „Batterien, die die von uns festgelegten Standards nicht vollständig erfüllen, sind im Binnenmarkt verboten“ . Energiekommissar Maros Sefcovic sagte, er sei "überzeugt, dass die Europäische Union bis 2025 in der Lage sein wird, genügend Batteriezellen zu produzieren, um den Bedarf der europäischen Automobilindustrie zu decken" .
Eine 2011 von Veolia und Renault versuchsweise in Betrieb genommene Recyclinganlage für Elektrofahrzeugbatterien in Dieuze ( Mosel ) wird mit Hilfe des Programms „Investitionen in die Zukunft“ von 1.000 t recycelt bis 2014 in die industrielle Phase übergehen auf 5.000 t im Jahr 2020 erwartet.
Die New Metal Refining Company (SNAM) in Viviez (Aveyron), eine Tochtergesellschaft der belgischen Holding Floridienne, zieht jährlich 6.000 t Akkumulatoren aus, davon 8% Autobatterien; Ab 2018 werden Batterien mit recycelten Komponenten hergestellt. SNAM wird im Frühjahr 2018 erstmals eine Pilotwerkstatt für recycelte Lithium-Ionen-Batterien eröffnen. Für die Massenproduktion sucht das Unternehmen einen neuen Standort in Aveyron, um 2019 eine Fabrik mit einer Kapazität von 20 MWh pro Jahr zu eröffnen . Bis 2025 sollen dann die Prozesse auf 4.000 MWh pro Jahr verbessert werden . Da die Autohersteller keine recycelten Batterien wollen, zielt das Unternehmen auf den wachsenden Markt der Stromspeicher in Industrie, Bau und erneuerbaren Energien.
Das belgische Unternehmen Umicore betreibt in Hoboken bei Antwerpen eine Batterierecyclinganlage . Das deutsche Unternehmen Saubermacher und seine österreichische Tochter Redux Recycling eröffneten inJuni 2018eine Recyclinganlage für Elektrofahrzeugbatterien in Bremerhaven , Norddeutschland. Der Standort kann alle Arten von Lithium-Ionen-Batterien handhaben und hat eine Kapazität von 10.000 t/Jahr . Da das Volumen der Batterien am Ende ihres zweiten Lebens noch gering ist, erwarten die Partner in den nächsten Jahren nur noch 2.000 bis 3.000 t/Jahr zu recyceln .
Im Jahr 2011 das Innovationslabor für neue Energietechnologien und Nanomaterialien brach den Weltdistanzrekord für Elektroantrieb durch ein Fahrzeug mit Lithium-Ionen - Batterien auf Basis Ausrüstung auf Eisenphosphat , die 1.280 Kilometer innerhalb von 24 Stunden rund um gereist Grenoble .
Im Jahr 2013 unterstützte das europäische Life+-Programm ein Projekt namens „LIFE BIBAT“ unter der Leitung der französischen Kommission für Atomenergie und alternative Energien mit dem Ziel, „eine Pilotlinie für eine neue Generation ökologischer Lithium-Ionen-Batterien mit bipolarem Design zu validieren. Das Projekt BiBAT zielt darauf ab, den Energiebedarf zu decken und das Problem der Ressourcenerschöpfung bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien anzugehen .
Feste Batterien scheinen gut aufgestellt zu sein, um schließlich Lithium-Ionen-Batterien zu ersetzen. Sie versprechen erhöhte Speicherkapazität, bessere Sicherheit, niedrigere Kosten, längere Lebensdauer und noch schnelleres Aufladen. Der flüssige Elektrolyt wird dort durch ein festes Material vom Keramiktyp oder ein Polymer ersetzt; sie enthalten keine flüssigen oder brennbaren Bestandteile und bieten daher eine höhere Sicherheit, indem sie insbesondere die Brandgefahr verringern. Hyundai, Toyota, Fisker, BMW, Google, Solvay, Bosch, Dyson, Continental arbeiten an der Entwicklung dieser Technologie. Natriumionen- Batterien scheinen ebenfalls eine vielversprechende Alternative zu sein, da Natrium vierzigmal häufiger vorhanden ist als Lithium.
Das europäische Lisa-Projekt (aus dem Englischen Lithium Sulphur for Safe Electrification ), das 13 Partner (Forschungs- und Industrieinstitute einschließlich Renault) zusammenbringt, wurde am . ins Leben gerufen1 st Januar 2019in vier Jahren eine Lithium-Schwefel-Traktionsbatterie für die Elektromobilität zu entwickeln. Dank ihres nicht brennbaren Festelektrolyten weniger gefährlich als Lithium-Ionen-Batterien, wären sie auch halb so schwer und weniger sperrig, was den Einsatz in schweren Fahrzeugen, insbesondere in Reise- und Omnibussen, ermöglichen würde.
2020 kündigt das kalifornische Startup Enevate die Vermarktung einer neuen Generation von Hochleistungs-Lithium-Ionen-Zellen, ausgestattet mit einer Siliziumanode, ab 2024 an: Leichter als die derzeit verwendeten sollen sie es ermöglichen, 75 % der Batteriekapazität in fünf Minuten aufzuladen. Sie können in großen Mengen auf bestehenden Produktionslinien hergestellt werden, was ihre Akzeptanz bei den Herstellern beschleunigen sollte.
In Dezember 2020Das kalifornische Unternehmen QuantumScape präsentiert einen vollfesten Lithium-Ionen-Akku auf Basis flexibler Keramikseparatoren, der sich in 15 Minuten auf 80 % aufladen kann und eine verbesserte Lebensdauer haben soll. Das 2010 gegründete und aus der Stanford University stammende Start-up zählt zu seinen Unterstützern Volkswagen, das es seit 2012 als Industriepartner unterstützt und mehr als 300 Millionen US-Dollar in seine Entwicklung investiert hat; QuantumScape hat sich mit Volkswagen zusammengetan, um bis 2024-2025 20 GWh an Batterien zu liefern; es ist an der Wall Street notiert und hat ein Budget von 1,5 Milliarden Dollar für dieses Projekt.
das 26. Januar 2021genehmigt die Europäische Kommission staatliche Beihilfen in Höhe von 2,9 Mrd. EUR von 12 Mitgliedstaaten, darunter Deutschland, Frankreich, Italien und Spanien, für ein großes gemeinsames Forschungsprojekt zu Batterien der neuen Generation mit dem Titel „Die europäische Batterieinnovation“. Es ergänzt das erste europäische Projekt namens „Airbus-Batterien“, das Ende 2019 von sieben Staaten mit 3,2 Milliarden Euro an staatlichen Beihilfen gestartet wurde, mit dem Ziel, innerhalb von zwei Jahren die ersten europäischen „Giga-Fabriken“ in Betrieb zu nehmen. Bis 2028 bringt das Forschungsprojekt rund 40 Unternehmen zusammen, darunter die Hersteller BMW, Fiat-Chrysler und Tesla, der schwedische Batteriespezialist Northvolt und der französische Chemiker Arkema, um Innovationen entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu entwickeln.