Aber noch Probleme

Was Teslas neue Batterietechnik so besonders macht

(Bild: AFP)

Tesla-Chef Elon Musk hat seinem Unternehmen bis 2030 ein Absatzziel von 20 Millionen Fahrzeugen jährlich verordnet - so viele Autos bauen derzeit Volkswagen und Toyota zusammen. Der Schlüssel dazu liegt für Tesla in der Batterie-Technologie. Größere Batteriezellen und ein neuer Prozess, bei dem die Elektroden trocken beschichtet werden, sollen den Preis für die Batterien auf die Hälfte fallen lassen, sagen Batterieexperten des Unternehmens.

Doch Tesla hat bisher nur die Hälfte des Weges dahin geschafft, wie eine ganze Reihe von Insidern berichten. Die Batterien sind das mit Abstand teuerste Bauteil eines Elektroautos. Kostensenkungen gelten als entscheidend dafür, die Verkaufspreise von Elektroautos auf das Niveau vergleichbarer Verbrenner zu drücken. Bisher halten die hohen Preise für Stromer viele Verbraucher vom Umstieg ab.

Tesla ist Pionier bei Elektroautos und einer von wenigen Herstellern weltweit, die die Batterieproduktion in die eigene Hand genommen haben. Tesla selbst war für eine Stellungnahme nicht zu erreichen. Aber von den zwölf Batterieexperten, mit denen Reuters gesprochen hat, haben neun enge Beziehungen zu dem Unternehmen.

Rund 2000 bis 3000 Dollar an Einsparungen bringt es, größere Batteriezellen zu verwenden. Deutliche Kostenvorteile winken auch durch eine neuartige Produktionsmethode der Elektroden, die mit weniger Maschinen, Energie und Arbeitsstunden auskommt. Allerdings ist die Trockenbeschichtung von Batterien, die in den neuen 4680er Zellen zum Einsatz kommt, so neu, dass Tesla Schwierigkeiten beim Einsatz im industriellen Maßstab hat.

Neuartiges Verfahren erst 2023?
Bei der herkömmlichen Nassbeschichtung von Elektroden werden die nötigen Ausgangsstoffe mit giftigen Bindern und Lösungsmitteln gemischt, anschließend werden die Elektrodenschichten energie- und kostenintensiv getrocknet. Die Trockenbeschichtung dagegen arbeitet mit Bindemitteln, welche nur geringe Mengen Flüssigkeit enthalten, sodass der Trocknungsprozess entfällt. Stattdessen werden die Elektroden über einen mechanischen Prozess beschichtet. Tesla hat sich die Technologie 2019 mit dem Kauf des Unternehmens Maxwell Technologies aus San Diego gesichert, das Kondensatoren herstellt, in denen Energie für den schnellen Abruf etwa in Blitzgeräten gespeichert wird.

Aber: „Sie sind schlichtweg noch nicht für die Massenproduktion bereit“, sagt einer der Fachleute. Es dürfte Tesla schwerfallen, das Verfahren zur Trockenbeschichtung vor Jahresende vollständig einzuführen, es könnte sogar bis 2023 dauern. Elon Musk sei übermäßig optimistisch gewesen, sagt Stan Whittingham, Miterfinder der Lithium-Ionen-Batterien und Nobelpreisträger des Jahres 2019. „Ich denke, er wird das Problem lösen, aber es wird nicht so schnell gehen wie er sich das wünscht. Es dauert einige Zeit, um es umfassend zu testen.“

Ausschuss ist zu hoch
Die Herausforderung ist, die Technologie für die deutlich größeren Autobatterien anzupassen. Diese verfügen über deutlich dickere Elektroden als Kondensatoren. Dabei eine gleichmäßige Beschichtung zu erzielen, ist die Herausforderung: „Sie schaffen kleine Volumina, aber wenn es an die großen Mengen geht, fällt zu viel Ausschuss an“, sagt einer der Insider. Das wiederum mache die Kostenvorteile zunichte.

Dabei bringen schon die größeren Zellen Einsparungen: Das Volumen der 4680er-Zellen ist 5,5-mal so groß wie das der älteren 2170er-Zellen. Die Zahlen stehen dabei für die Maße: 21 Millimeter Durchmesser, 70 Millimeter Länge bei den älteren Zellen, 46 Millimeter Durchmesser und 80 Millimeter Länge bei den neueren. Tesla benötigt den Insidern zufolge für ein Auto nur noch 830 statt der 4400 älteren Zellen, die sonst in ein Model Y eingebaut werden müssen. Damit sinkt auch die Zahl der Stecker, Verbinder und Kabel, was Material und Arbeitszeit spart.

Batterien als tragende Teile
Weitere Effizienzgewinne entstehen durch die größere Stabilität der neuen Zellen. Das erlaubt es, sie ohne zusätzliche Modulhülle in den Fahrzeugboden zu integrieren - ein Verfahren, das Tesla „Cell to Vehicle“ nennt. Einem der Experten zufolge ermöglicht dies Einsparungen von 500 bis 600 Dollar pro Batteriepack. Doch der heilige Gral ist die Trockenbeschichtung. „Die Zellen größer zu bauen hat deutlich dazu beigetragen, die Effizienz zu erhöhen, aber wenn man die Kosten für die gesamte Zelle um 50 Prozent reduzieren will, ist das ein anderes Thema“, sagt einer der Insider. „Das hängt davon ab, ob Tesla Erfolg bei der Trockenbeschichtung hat.“